O desenho de um reator a plasma que integra um processo de conversão de resíduos de lixo urbano em energia elétrica acaba de ser concluído por pesquisadores do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) e do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).O equipamento, que funcionará acoplado a uma turbina a gás e a um gerador, deverá estar pronto e em operação até o fim deste ano. Segundo um dos coordenadores do projeto, Antonio Carlos da Cruz, pesquisador da Divisão de Mecânica e Eletricidade do IPT, a fabricação mecânica de toda a estrutura física do reator está sendo realizada dentro do instituto, com apoio da FAPESP por meio do programa Inovação Tecnológica em Pequenas Empresas (Pipe).O processo para a obtenção de energia elétrica por meio do reator, testado de maneira preliminar em outro equipamento existente no IPT, utiliza plasma gasoso – gás aquecido por descarga elétrica em altíssimas temperaturas – como fonte de calor para degradar e gaseificar o lixo que é inserido no equipamento.“A energia do plasma gasoso é utilizada para transformar em gás os materiais volatilizáveis do lixo, que envolvem todos os resíduos que viram fumaça. Esse processo é controlado para a produção de um gás com alto poder calorífico, que será inserido em uma turbina”, disse Cruz à Agência Fapesp. Acoplado a essa turbina, um gerador produz energia elétrica capaz de realimentar todo o sistema.“Pelos nossos cálculos teóricos, uma vez que o sistema completo ainda não existe, sabemos que a energia gerada será suficiente para manter todo o processo em funcionamento”, disse Cruz, que também integra o Grupo de Plasma do ITA. A possibilidade de gerar um excedente de energia, cuja quantidade ainda é desconhecida, também não está descartada.O pesquisador explica que resíduos do lixo que não se transformam em fumaça, e se solidificam depois de serem removidos do reator e resfriados, podem ser usados para pavimentação de ruas e calçadas. “Se tudo der certo, esse processo permitirá que o lixo tenha uma destinação ecologicamente correta – ao se evitar que ele vá parar em aterros – e ainda gere energia para outros tipos de uso”, explicou.Plasma gasosoCom o novo reator os primeiros estudos serão sobre a qualidade do gás que é produzido no equipamento. Segundo Cruz, uma turbina a gás e um gerador também serão adquiridos por meio de um projeto de pesquisa aprovado pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), para estudar também o tratamento de resíduos da indústria do petróleo. “Estamos na fase de assinatura de contratos e nossa previsão é que os recursos sejam liberados até o fim do ano. Com isso, teríamos, até meados de 2008, essa turbina adquirida para, com outros equipamentos existentes no IPT, operar uma unidade piloto para avaliar, a partir do poder calorífico de diferentes resíduos presentes no lixo e ricos em hidrocarbonetos, qual é o excedente de energia que pode ser gerado”, disse.Cruz explica que o plasma gasoso vem sendo utilizado em aplicações semelhantes por grupos de pesquisa em países como Japão e Alemanha. “Mas podemos dizer que ainda não existe um domínio tecnológico desse tipo de reator a plasma. Se resolvêssemos comprar hoje um reator com as características do que estamos desenvolvendo, não conseguiríamos. Não há nenhum modelo pronto”, afirmou.Segundo o pesquisador do IPT, o ideal é que esse tipo de processo de geração de energia seja integrado a uma cadeia de coleta e de separação dos resíduos. O lixo passaria por uma triagem para a seleção de materiais recicláveis. O que não pode ser mais reciclado, como madeira e plásticos sujos – que, por já terem sido reciclados muitas vezes, não podem mais ser reaproveitados –, é o melhor tipo de lixo para a geração de energia.O projeto de desenvolvimento do reator, intitulado Desenvolvimento de unidade de tratamento de resíduos municipais via plasma, com produção de gás de síntese, é coordenado pela pesquisadora Maria Antonia dos Santos, da Multivácuo, empresa de Campinas (SP) que pretende comercializar a tecnologia.
*Com informações da Agência Fapesp.
Fonte:
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Perguntas Freqüentes:
• O que é o Plasma?
— O Plasma é essencialmente um gás ionizado, ar superaquecido. Uma tocha especial de plasma aquece ar a temperaturas internas (interior da tocha) tão altas quanto 25.000ºF e temperaturas externas (ponto de contato com o material) tão altas quanto 8.000ºF. A fonte de energia é a eletricidade. O ar superaquecido é utilizado para decompor termicamente qualquer coisa que entre em contato com ele. Siderúrgicas têm utilizado o plasma para derreter o aço por muitos anos. O plasma é uma tecnologia já estabelecida em muitas indústrias.
• O Sistema de Energia Recuperada RESTM recicla o lixo municipal transformando-o em eletricidade?
— Ao invés de enviar o lixo municipal para aterros sanitários ou incineradores, o processo de Gaseificação a Plasma converte todos os tipos de lixo em um gás combustível composto primariamente de monóxido de carbono, hidrogênio, nitrogênio e água. Este combustível é então utilizado para gerar energia elétrica. Este processo é altamente eficiente, 99,9% do material que é alimentado no sistema é transformado em energia e em outros produtos vendáveis. A gaseificação normal e a incineração geram acima de 30% de material que necessitam voltar ao aterro sanitário. O processo térmico utiliza altas temperaturas (acima de 8000ºF) para gaseificar, através da tecnologia de arco de plasma, materiais orgânicos em gás combustível rico em energia com um valor de BTU cerca de 1/3 do gás natural. O gás combustível é então limpo e resfriado para ser utilizado na turbina a gás. Nenhum material orgânico é primariamente transformado em coque vitrificado ou metal recuperado.
• O Lixo possui algum valor?
— O lixo não é uma responsabilidade. É um dos mais importantes e valiosos recursos que temos. A sociedade fez do lixo uma responsabilidade por causa da maneira que escolheu no passado lidar com o lixo. O Sistema de Energia Recuperada trata o lixo como um valioso recurso que é, recupera e recicla cerca de 99,9% destes valiosos recursos.
• O Processo de “Gaseificação a Plasma” é o mesmo que Incineração? O processo de gaseificação queima o lixo?
— A incineração é a queima do material orgânico em um ambiente rico em oxigênio, o mesmo que queimar madeira em um forno a lenha. O material orgânico contém energia. O processo de queima requer uma grande quantidade de oxigênio (O2). O carbono contido na matéria orgânica reage com o oxigênio formando dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). A combustão é altamente exotérmica e libera a energia contida no material orgânico na forma de calor. A combustão do material orgânico é incompleta e deixa cinzas, materiais contendo metais pesados e substâncias tóxicas, requerendo serem depositadas em um aterro sanitário. Os materiais inorgânicos tais como metal, vidro, solo, concreto, sílica, não são afetados pelo processo de queima e fazem parte das cinzas. O total de material não queimado pode ser tão alto quanto 30% em peso. A incineração resulta em altos níveis de furanos, dioxinas, NOx, dióxido de enxofre os quais possuem alto custo para serem removidos da exaustão. A Gaseificação a Plasma não é incineração e não queima o material.É a transformação do material orgânico em um ambiente com baixa presença de oxigênio utilizando uma fonte externa de calor de elevada temperatura (plasma) para produzir um gás (chamado de syngas) que pode ser utilizado em outras aplicações. Mesmo que as temperaturas sejam muito mais altas do que com a incineração, o material não queima porque não há oxigênio suficiente para formar monóxido de carbono. A matéria orgânica é transformada em um gás combustível composto de monóxido de carbono (CO) e de hidrogênio (H2). Apenas uma pequena quantidade de energia é liberada quando o carbono e moléculas de oxigênio se combinam. O monóxido de carbono ainda contém uma substancial energia química e pode ser utilizada em uma variedade de formas. As altas temperaturas do processo de gaseificação a plasma derretem os metais, o vidro, o silicone, o solo, etc., que fluem para fora pelo fundo do reator. Os metais reciclados e os outros materiais inorgânicos transformam-se em coque vitrificado. Por causa das altas temperaturas e a falta de oxigênio não há dioxinas ou furanos e os índices do NOx e do SOx são muito mais baixos. O resultado líquido é que nem todo o lixo é convertido em produtos vendáveis.
• Qual é a diferença entre Gaseificação a Plasma e Gaseificação Padrão?
— A tecnologia de gaseificação padrão opera no reator entre 370ºC e 815ºC. Não utilizam nenhuma fonte externa de calor e depende do próprio processo para sustentar a reação. Os gaseificadores normais são realmente “combustores parciais” e uma porção substancial do carbono é queimada para suportar a reação. O processo de gaseificação produz um gás de processo semelhante ao gás produzido pelo processo a plasma, embora esteja muito mais sujo. As baixas temperaturas não podem decompor todos os materiais. Com a gaseificação padrão muitos materiais devem ser separados fora da corrente de lixo antes do reator e enviados para o aterro sanitário ou processado de outra forma. Por causa das baixas temperaturas utilizadas, o gás que é produzido em um gaseificador padrão possui contaminantes que devem ser limpos posteriormente. A quantidade de char(carbono que não foi convertido em CO) esta acima de 15% do peso do material alimentado e ainda deve ser depositado em um aterro sanitário. Além destes inconvenientes, a maioria dos sistemas padrões de gaseificação não podem receber lixo municipal diretamente do caminhão. O lixo precisa ser seco até uma quantidade aceitável de umidade, e ser processada em tamanho e consistência uniforme, que adicionam mais custos a complexidade. A Gaseificação a Plasma utiliza uma fonte externa de calor para gaseificar o lixo, resultando em uma pequena combustão. Praticamente todo o carbono é convertido em gás combustível. A Gaseificação a Plasma é a tecnologia mais próxima a gaseificação pura e é um “verdadeiro Gaseificador”. Por causa da temperatura envolvida todos os tars (compostos de C,H, O ou N) e chars (carbonos que não se transformaram em CO) são decompostos. O gás de saída do reator esta mais limpo e não há cinzas no fundo do reator. O gaseificador de plasma pode processar qualquer tipo de lixo, não requer classificação e não é impactado operacionalmente pela umidade.
• Porque a Gaseificação a Plasma não foi realizada antes?
— A Gaseificação a Plasma tem sido utilizada por muitos anos na indústria do aço, da madeira e em outras indústrias. Uma abundância geral da energia elétrica e os amplos aterros sanitários limitaram a viabilidade comercial desta tecnologia para o lixo municipal. Existe um grande número de plantas de Gaseificação a Plasma de lixo municipal ao redor do mundo em várias indústrias. Diversas plantas de gaseificação a plasma estão em operação na América do Norte que opera resíduos perigosos. Com a demanda da energia sempre em ascensão, com o fechamento de aterros sanitários e o alto custo para abrir um novo, é o momento certo para o Sistema de Energia Recuperada utilizando a tecnologia de plasma sair na frente.
• O que é “Gás Combustível” e o que é valor de BTU?
— Gás combustível é o nome usado para se referir ao gás proveniente do lixo orgânico que sai do reator e utilizado com combustível pela turbina a gás. É composto na maior parte de monóxido de carbono e hidrogênio e tem um valor de 320 BTU ou cerca de 1/3 do valor de BTU do metano (gás natural).Quando combinado com nitrogênio e água na corrente de gás, o gás combustível tem um valor geral de aproximadamente 160 BTU por pé cúbico. Isto pode variar dependendo da composição e da umidade do lixo.
• Existem turbinas a gás que vão operar com gás de baixo BTU?
— Muitos dos fabricantes de turbina tem projetado turbinas especificamente para syngas de baixo BTU. De fato, a mesma turbina avaliada para o metano em X MW terá uma avaliação mais elevada de MW com syngas.
• A eletricidade produzida pela Gaseificação a Plasma é “Eletricidade Verde”?
— A eletricidade verde é definida como eletricidade produzida de fontes renováveis. Tipicamente nós pensamos em solar, eólica e energia geotermal quando pensamos em energia renovável. Entretanto, lixo sólido municipal e outros lixos renovam-se (com a nossa ajuda) e a energia produzida do lixo é eletricidade verde. Existem diversas companhias que vendem eletricidade verde. Geralmente eles não vendem eletricidade gerada por incineradores devido ao impacto ambiental negativo e a má reputação dos incineradores. Entretanto a Gaseificação a Plasma não tem impacto negativo dos incineradores e será eventualmente vendida pelos distribuidores de energia verde.
• A usina não gera dióxido de carbono? Este dióxido de carbono não contribui para o efeito estufa?
— Quando o CO atravessa a turbina a gás é combinado com mais oxigênio e a energia é liberada. O CO transforma-se em dióxido de carbono ou CO2. As plantas de energia de carvão, diesel e de gás natural produzem o CO2 e contribuem para o efeito estufa. Estas plantas de energia estão usando os combustíveis fósseis que estão introduzindo novo CO2 no ambiente. O Sistema De Energia Recuperado não contribui para o efeito estufa porque não usa hidrocarbonetos novos como uma fonte de combustível. Nosso processo libera simplesmente o CO2 que já era parte da base do material orgânico.
• Quanta energia esta contida no lixo?
— Os Estados Unidos produziram 230 milhões toneladas de lixo municipal em 1999. O lixo industrial não perigoso adicionou outros 7.6 bilhões de toneladas. O lixo médico e o lixo perigoso adicionam também volumes de lixo significativos. Se apenas os lixos municipais fossem convertidos em eletricidade usando nosso processo, geraria 30.000 mWh de eletricidade ou uma quantidade igual a mais de 15 grandes termelétricas de carvão. Para uma planta que processa 126 toneladas de lixo por hora, mais de 135 megawats por hora de energia "verde” será produzida. Depois que suprir suas próprias necessidades esta planta exportaria 1 megawat para cada tonelada do lixo processada.
• Como uma Planta do Sistema de Energia Recuperada afetaria os cidadãos locais e o meio ambiente?
— O Sistema de Energia Recuperada é um processo de reciclagem ambiental sensível ambientalmente. Fornecerá uma solução de longo prazo para disposição de lixos residenciais, comerciais, industriais. Estabilizará as taxas de disposição, elimina a ameaça da poluição associada com os aterros sanitários ou a incineração. Ao mesmo tempo criará trabalhos e fornecerá uma renda de longo prazo à municipalidade a qual estiver associada.
• Como você pode chamar este processo de reciclagem?
— O dicionário americano de tradições define reciclagem como a extração e reuso das substâncias úteis encontradas no lixo. O Sistema de Energia Recuperada é a forma final de reciclagem. Mais de 99.9% do lixo processado é reciclado em outros produtos e a energia que gera pode ser reutilizada. Isto é feito sem nenhuma classificação e com menos esforço.
• Que tipos de lixo podem ser processados?
— O Sistema de Energia Recuperada pode processar qualquer tipo de lixo com a mesma clareza ambiental, completa decomposição e reciclagem eficiente. Nenhum pré-tratamento, classificação ou manipulação são requeridas. O lixo da casa, lixo de jardim, vidro, cinza do incinerador, lodo, plásticos, pinturas, solos contaminados, pneus, etc. tudo pode ser processado e reciclado.
• A planta pode processar resíduos perigosos?
— A mesma tecnologia pode apenas com permissões e mudanças processuais seguras e rentáveis processar resíduos perigosos. Resíduos perigosos serão processados somente depois que as licenças apropriadas forem obtidas. Resíduos considerados perigosos não serão processados com resíduos não perigosos, materiais como eles são tratados de uma forma diferenciada. As instruções restritas e os avisos serão reforçados para evitar que motoristas entreguem resíduos perigosos, a menos que a planta tenha permissão para este tipo de resíduo. O Sistema de Energia Recuperada irá processar e reciclar uma grande faixa de resíduos além do que previamente era possível. Difícil dispor itens tais como pneus, óleo usado, solo contaminado por óleo, ferro-velho, finos de carvão, cinzas de incinerador, a maioria de resíduos de construção civil e demolição, até mesmo metais e vidros serão reciclados.
• Onde a Planta será localizada?
— A planta poderá ser localizada em qualquer local onde houver serviço e acesso adequado. Nenhuma evidência visual estará presente que indique que esses lixos e resíduos são processados.
• Existirão odores da planta?
— A área de recepção para todo o refugo é fechada e mantida a uma pressão negativa. O ar requerido para o processo é puxado através das áreas de recepção e de armazenamento, desta forma puxando os odores para o interior do gaseificador. O armazenamento de resíduos é contido dentro de um edifício e possui um ciclo de 3-4 dias. Somente material suficiente é armazenado para operar a planta quando não está aceitando resíduos, como na noite e nos fins de semana. Os odores primeiramente são minimizados, contidos e então processados junto com o resíduo.
• O que acontece se a planta quebrar ou não funcionar adequadamente?
— Em nenhum momento a municipalidade ou os cidadãos serão afetados por paradas programadas ou não programadas. Muitas contingências e procedimentos operacionais são incluídos no projeto da facilidade. Estes planos de contingência são revistos e aprovados pela autoridade local de gerência do lixo. Isto assegura que o lixo e todos os sub-produtos sejam manuseados corretamente não devendo ocorrer qualquer evento inesperado que faça com que a planta fique fora de operação. As turbinas são ajustadas também acima de modo que possam funcionar com gás natural se houver um problema com a planta.
• Quem fiscalizará a planta para assegurar que é operada de uma maneira ambientalmente responsável?
— Além das agências reguladoras a que a planta é sujeita, um grupo consultivo da comunidade, consistindo em residentes locais, será formado para monitorar as atividades da planta. Este grupo será financiado pela planta e monitorará todas as operações e conformidade ambiental. Além disso, todos os dados de conformidade das emissões estarão disponíveis em on-line em uma Web page hospedada pela companhia.
• Como a planta irá conseguir o seu lixo?
— A planta receberá o resíduo da mesma maneira que uma estação de aterro sanitário ou de transferência. As municipalidades ainda serão responsáveis pela coleta dos resíduos e transportá-los-ão ou negociá-los-ão com os transportadores particulares para este serviço. As municipalidades participantes assinarão os contratos dos resíduos por um período negociado para traze-los à planta e pagar uma taxa de disposição negociada. Onde for possível a planta poderia estar localizada em uma linha de trilho ou em uma linha da costa para receber os resíduos por barco.
• Nós não perderíamos a renda e o impacto ambiental positivo que nós temos agora?
— Para alguns artigos a coleta e classificação dos "recicláveis", artigos tais como o vidro e o metal, custam mais do que o lucro pela venda de tais materiais. O Sistema de Energia Recuperada é um método de "reciclagem" mais eficiente. Nós, entretanto, não desanimamos programas de reciclagem tradicionais. Nós oferecemos simplesmente à municipalidade uma opção para decidir que artigos reciclar tradicionalmente e qual enviar sem classificação para 100% de reciclagem em energia ou em sub-produtos úteis.
• Quais são os riscos se esta planta for construída na minha cidade?
— A planta não cria nenhuma nova corrente de resíduos e todas as emissões são monitoradas de perto. O projeto da planta incorpora as últimas tecnologias atrasadas para os modernos tanques de armazenamento, sistemas de contenção e modernos sistemas de controle do fogo. Os modernos sistemas de controle asseguram uma operação segura e a reação apropriada no evento de uma mudança. Os riscos são realmente muito mais baixos do que os riscos de aterros sanitários convencionais.
Outra opção possível: Lembrando a todos que o LIXÃO de Alegrete/RS já "está pelas tabelas" e que o município já deveria estar providenciando um novo local para instalar seu novo ATERRO SANITÁRIO... Por que não nos espelharmos no exemplo de São Paulo e sua Usina Termelétrica a base de gás metano coletado do Aterro Bandeirantes??? Além de ambientalmente correto (porque é Aterro Sanitário e não Lixão), reduz as emissões de gases de efeito estufa, contribuindo para a redução de uma das causas do aquecimento global e ainda gerando energia elétrica... 
