1703

Departamento de Engenharia Química
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Universidade de Coimbra
F. J. Antunes PereiraF. J. Antunes Pereira
Professor Catedrático
Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugal
antunes@dao.ua.pt 20 Novembro 200220 Novembro 2002

Plano da palestra:
1-Importância da incineração1-Importância da incineração
2-Origem das emissões poluentes2-Origem das emissões poluentes
3-Tecnologias de incineração3-Tecnologias de incineração
4-Impactos no ambiente4-Impactos no ambiente
5-Impactos na saúde pública5-Impactos na saúde pública
6-Perspectivas futuras6-Perspectivas futuras
7-Co-incineração7-Co-incineração
CONCLUSÕES

Importância da incineraçãoImportância da incineração
2-Origem das emissões poluentes
3-Tecnologias de incineração
4-Impactos no ambiente
5-Impactos na saúde pública
6-Perspectivas futuras
7-Co-incineração
CONCLUSÕES
Plano da palestra:

O que distingue a Incineração dos outros
processos?...
 Reduz a massa (em 70%) e o volume (em 90%) dos
resíduos, a cinzas e escórias
 Estabiliza os resíduos: toxicidade, patogenicidade
 Desvia os resíduos dos aterros
 Recupera (produz) energia: calor + electricidade

Por que é actualmente tão importante a incineração?
 A nova Directiva Comunitária de aterros sanitários
(1999/31/CE) impõe uma redução em 75% na matéria
orgânica para aterro, até 2015
 A regra dos RRR (reduzir, reutilizar, reciclar) não está a ser
implementada
 A necessidade dos governos europeus implementarem o 6º
PACA (Programa Comunitário de Acção para o
Ambiente): “descorrelacionar a utilização de recursos
naturais com o desenvolvimento económico, através duma
melhor gestão desses recursos”

Qual a composição típica dos RSU nacionais ?
 30% são
inorgânicos:
podem ser
reciclados
 70% são
orgânicos:
podem ser
incinerados ou
fermentados
 São portanto
possíveis muitas
combinações de
tratamentos

Quais são então as opções de gestão na UE ?
 Aterro(60%)  Incineração(20%)

1-Importância da incineração
 Origem das emissões poluentesOrigem das emissões poluentes
7-Co-incineração
CONCLUSÕES
Plano da palestra:

Mas...
...antes de continuar, recordemos que a incineração
produz dois grandes tipos de emissões tóxicas:
 Gases de combustão
 Resíduos sólidos (cinzas)
...que portanto têm de ser tratados antes de largados
no ambiente...

Origem das emissões
Componentes precursores dos contaminates produzidos:Componentes precursores dos contaminates produzidos:
 Não esquecer a matéria orgânica !!!…Não esquecer a matéria orgânica !!!…

Ilustração da degradaçãoIlustração da degradação
térmica da matéria orgânicatérmica da matéria orgânica
complexa:complexa:
Formação dosFormação dos PCIsPCIs
(produtos de combustão(produtos de combustão
jncompleta)jncompleta)
Sequência de processos durante a
combustão:
SecagemSecagem

PirólisePirólise

CombustãoCombustão

Sequência de processos durante a combustão:Sequência de processos durante a combustão:

Na fase sólidaNa fase sólida
(cinzas)
Na fase vaporesNa fase vapores Na fase de gasesNa fase de gases
1-Compostos
metálicos
(Pb, Cd, Ni,
Cr, As…)
1-Metais
(Hg, Se)
2-Compostos
metálicos
(Hg,Se, Cd, Pb, Zn,
Ni, Cr, As, Tl, Sb…)
3-COVs:
*PCDD/Fs
*HPAs
*PCBs, PCTs…
1-Gases ácidos:
*HCl, HF, HBr
*SOx (SO2 + SO3)
*NOx (NO + NO2)
2-Gases de estufa:
*CO2
*N2O
*CH4
HPA = Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos
PCDD/F = Dioxinas e furanos (policlorodibenzodioxinas; poiclorodibenzofuranos)
PCB = Policlorobifenil

 A toxicidade é maior para as posições 2,3,7,8 (A toxicidade é maior para as posições 2,3,7,8 (TCCsTCCs ee TCDFsTCDFs))
 Apenas 17 congéneres são tóxicos (8Apenas 17 congéneres são tóxicos (8 PCCDDsPCCDDs ; 9; 9 PCDFsPCDFs))
PCDD
Policloro dibenzo dioxina
PCDF
Policloro dibenzo furano|
|
|
|
|
|

-BioacumulaçãoBioacumulação
-Biomagnificação-Biomagnificação

Mecanismo “de novo”:Mecanismo “de novo”:
 Temperaturas: 200-400 ºC (velocidade máx. a 350ºC)
 Espécies envolvidas (nos poros das cinzas):
 Matéria orgânica
 Oxigénio
 Cloro (Cl deNaCl; ou Cl2 de HCl/Deacon)
 Emissões independentes de conc. de Cl na alimentação

Controlo das emissões de dioxinas/furanos:Controlo das emissões de dioxinas/furanos:
 Têmpera rápida dos gases (na zona 400 200ºC)
 Combustão completa (>750ºC); evitar matéria orgânica na
zona de pós-combustão
Tempo de residência dos gases a mais de 850ºC maior que
2 segundos

Municipal TóxicosMunicipal Tóxicos

 Tecnologias de incineraçãoTecnologias de incineração
7-Co-incineração
CONCLUSÕES
Plano da palestra:

Tecnologias de incineração
Circuito do vaporCircuito do vapor

EQUIPAMENTO EXEMPLO POLUENTES
TRATADOS
DESPOEIRADORES
Filtros (de sacos)
Ciclones
PPE (Precip. Electrost.)
Poeiras
E indirectamente todos os
adsorvidos:
-Metais pesados
-Orgânicos voláteis
LAVADORES
Adsorventes alcalinos
[CaO; Ca(OH)2;etc]
Carvão activado
Gases ácidos:
[HCl, HF, HBr, SO2]
Metais (Hg)
Orgnicos voláteis
(COVs):
-Dioxinas/Furanos
-PCBs, PCTs
-HPAs
REDUÇÃO QUÍMICA
SCR
(Selective Catalytic
Reduction)
SNCR
(Selective Non Catalytic
Reduction)
NOx (NO + NO2)
Dioxinas/Furanos
INERTIZAÇÃO
Solidificação
(cimento; polímeros)
Vitrificação
(plasma)
Cinzas (volantes)
RTG
(Resíduos do Tratamento
de Gases)
ControloControlo
dede
PoluiçãoPoluição
AtmosféricaAtmosférica

FILTRO DE SACOSFILTRO DE SACOS

Desnitrificação catalítica (SCR – Selective Catalytic Reduction)Desnitrificação catalítica (SCR – Selective Catalytic Reduction)

Inertização dasInertização das
cinzascinzas
(vitrificação)(vitrificação)

Inertização dasInertização das
cinzascinzas
(solidificação)(solidificação)

Aproveitamento energético:Aproveitamento energético:
ciclo combinado (electricidade + calor)ciclo combinado (electricidade + calor)

O que se pode fazer só com o calor !…O que se pode fazer só com o calor !…

 A MONTANTE:A MONTANTE:
Remoção selectiva dos componentes potencialmente tóxicos !...
 DENTRO DA FORNALHA:DENTRO DA FORNALHA:
Aumentar eficiência da combustão: controlo e monitorização do
processo
 A JUZANTE:A JUZANTE:
Usar “end-of-pipe technology.”
Controlo da poluição:

 Incineração de resíduos é regulamentada pela Directiva
Europeia 2000/76/EC
 Crítica: regulamentação baseada na “melhor
tecnologia” existente, e não só em dados de saúde
humana
 Exemplo de limites de emissão: ver slide seguinte...
A legislação: como está protegida a saúde pública…A legislação: como está protegida a saúde pública…

Limites das emissões gasosas:Limites das emissões gasosas:
Poluente Média
24 h
Média
30 min
(100%)
Média
30 min
(97%)
Média
6-8 h
Frequência de
amostragem
Partículas totais (mg.m-3
) 10 30 10 Contínuo
TOC (mg.m-3
HCl (mg.m-3
HF (mg.m-3
) 1 4 2 Contínuo
SO2 (mg.m-3
NOx (mg.m-3
) 200 400 200 Contínuo
Cd + Tl (mg.m-3
) 0.05 0.1 2 vezes por ano
Hg (mg.m-3
) 0.05 0.1 2 vezes por ano
Sb + As + Pb + Cr + Co + Cu
+ Mn + Ni + V (mg.m-3
)
0.5 1 2 vezes por ano
Dioxinas e furanos (ng.m-3
) 0.1 2 vezes por ano
CO (mg.m-3
) 50 100 150 Contínuo
Temp. (°C) 850 Contínuo

Limites de emissão nos efluentes líquidos:Limites de emissão nos efluentes líquidos:
Poluente Valor limite expresso em concentração
mássica para amostras não-filtradas
Sólidos suspensos totais (mg.l-1
) 30 (95%) 45 (100%)
Hg (mg.l-1
) 0,03
Cd (mg.l-1
) 0,05
Tl (mg.l-1
) 0,05
As (mg.l-1
) 0,15
Pb (mg.l-1
) 0,2
Cr (mg.l-1
) 0,5
Cu (mg.l-1
) 0,5
Ni (mg.l-1
) 0,5
Zn (mg.l-1
) 1,5
Dioxinas e Furanos 0,3

 Impactos no ambienteImpactos no ambiente
7-Co-incineração
CONCLUSÕES
Plano da palestra:

Impactos no ambiente
Categorias de impacto:Categorias de impacto:

Impactos no ambiente
 Ruido (operação da instalação; tráfico
rodoviário)
 Estética
 Desvalorização da propriedade
 Aquecimento global (CO2, N2O, CH4...)
 Acidificação (HCl, HF, NOx...)
 Smog (NOx + hidrocarbonetos)

 Impactos na saúde públicaImpactos na saúde pública
7-Co-incineração
CONCLUSÕES
Plano da palestra:

Impactos na Saúde Pública
Como os poluentes emitidos se dispersam no ambiente:Como os poluentes emitidos se dispersam no ambiente:

 Respiratórios e cardíacos (via inalação):
poeiras
gases ácidos
metais (compostos)
 Câncer (via ingestão):
 metais (Cr, Cd, As)
 dioxinas, furanos, PCBs, HPAs
 Neurofisiológicos (vias inalação e ingestão):
 metais (Pb, Hg)
 Sistema reprodutor (via ingestão):
 dioxinas e furanos

 Conhecem-se as emissões e os seus efeitos possíveis: mas será que as
concentrações efectivamente verificadas na prática são suficientes par
causar alterações na saúde? A resposta está, entre outros, nos estudos
epidemiológicos.
 Estudo epidemiológico: realização de testes de hipóteses para
verificação de correlação entre factores ambientais e alterações na
saúde.
 Exemplo.
Prevalência (ou incidência) de cancro por exposição adulta a 2,3,7,8-
PCDD/Fs de poluição atmosférica a juzante da pluma dum incinerador
de RSU (via inalação).
Estudos Epidemiológicos

Tipos de efeitos na saúde pesquisados:Tipos de efeitos na saúde pesquisados:
Crianças Adultos
Sistema
reprodutor
(xenobióticos)
• Nados-mortos
• Defict de peso corporal
• Prematuros
• Anomalias congénitas
• Anomalias cromossomáticas
• Anomalias da
quantidade e
mobilidade do
esperma
• Infertilidade
• Abortos
Sistema respiratório: asma, deficiências respiratórias
Sistema neurológico: neurologias degenerativas
Sistema endócrino: diabetes, leucemia, cancro)
Sistema imunitário: patogénicos, doenças infecciosas

CONCLUSÕES:CONCLUSÕES:
 Dados recolhidos nãonão são suficientes para se concluirsão suficientes para se concluir
sobre um impacto negativo da incineração na saúdesobre um impacto negativo da incineração na saúde de
residentes na vizinhança; os efeitos, se existirem, devem ser
de tal forma subtis que escapam aos métodos de detecção
 Causa principal: impossibilidade de se ter realizado uma
avaliação de exposição fiável, por desconhecimento de:
•Composição dos RSU
•Taxas de emissão de poluentes
•Rotas de exposição (transporte atmosférico e hídrico)
•Vias de exposição dos receptores

 Uma correlação positiva (mesmo que estatísticamente significativa)
entre um agente ambiental e uma doença, não constitui necessáriamente
prova de causalidade
 Para isso seria necessário a causa preceder o efeito, e a correlação ser
consistente, reprodutível, previsível, plausível e coerente
 Relação causa-efeito também prejudicada por:
•Efeitos de muitos poluentes levarem muitos anos a fazer-se sentir
(caso do câncer)
•Variabilidade da amostra: idade, sexo
•Interferência de agentes externos (“confounding factors”): tabaco,
droga, álcool, produtos farmacêuticos, ambiente de fundo
(“background”)
•Falta de dados toxicológicos para muitos poluentes ambientais

 Nestas condições, a ausência de prova de impacto
não pode ser tomada como prova da ausência do
mesmo
 Consequentemente é recomendável a aderência estrita
ao Princípio da Precaução e às normas de correcta
gestão integrada de RSU

 Perspectivas futurasPerspectivas futuras
7-Co-incineração
CONCLUSÕES
Plano da palestra:

Perspectivas futuras
COMBUSTÃO EM LEITO FLUIDIZADOCOMBUSTÃO EM LEITO FLUIDIZADO

Perspectivas futuras
PLASMA; VITRIFICAÇÃOPLASMA; VITRIFICAÇÃO

 Co-incineraçãoCo-incineração
CONCLUSÕES
Plano da palestra:

Co-incineração
FABRICO DO CIMENTOFABRICO DO CIMENTO
Gás:Gás:
2000ºC2000ºC
Clinquer:Clinquer:
1500ºC1500ºC

Co-incineração
Medições em grande número de instalações (> 100) não mostra correlaçãoMedições em grande número de instalações (> 100) não mostra correlação
entre emissões de dioxinas/furanos e teor em cloro dos resíduosentre emissões de dioxinas/furanos e teor em cloro dos resíduos

Co-incineração
Conclusões sobre as emissões de dioxinas e furanos em co-
incineração nas cimenteiras:
 As emissões de D/F não são correlacionáveis com o teor em
cloro dos resíduos; nuns casos há aumentos, noutros
diminuições
 Qualquer efeito do teor em cloro é devido à variabilidade da
técnica operatória (tipo de fornalha, sistema de amostragem
dos gases, condições de operação, etc)
 Não há razão para haver emissões acrescidas, desde que
evitadas as condições de formação “de novo”

6-A co-incineração
CONCLUSÕESCONCLUSÕES
Plano da palestra:

CONCLUSÕES
 Emissões dos incineradores contêm um conjunto de poluentes, que são
potencialmente nocivos à súde (dioxinas/furanos; metais pesados)
 Os estudos de impacto realizados (estudos epidemiológicos; estudos de
análise de risco) não permitem concluir sobre um impacto negativo
sobre o ambiente e a saúde
 É de esperar que um incinerador “estado-da-arte” não ofereça riscos
significativos

CONCLUSÕES
 Contudo em situações particulares podem ocorrer perturbações na
saúde, como p.ex. nos seguintes casos:
– Indivíduos particularmente sensíveis a determinadas substâncias
– Dispersão atmosférica desfavorável
– Má operação da tecnologia
 Estes riscos tendem a ser minorados no futuro, devido a:
Melhoramento da eficiência de queima
Legislação de emissões mais restritiva
Introdução de reciclagem a montante do incinerador (removendo
os componentes críticos mais perigosos: metais pesados,
organoclorados, etc)

CONCLUSÕES
 A nova legislação europeia favorece uma maior
disseminação da incineração (restrição de deposição em
aterros)
 A incineração continuará contudo a ser uma opção
controversa, em virtude dos possíveis impactos sócio-
económicos, psicossociais e ambientais

Planning and siting an incinerator
Scientificc TOOLS
Use quantitative scientific tools:
• GIS (Geographic Information Systems)
• Operation Research methods: Linear and
Dynamic Programming, Multicriteria decision
tools (AHP-Analytitic Hierarquic Process...)

Topic 6-Planning and siting an incinerator
Application to a ficticious case: the Geneva case
1 - Define the multi-criteria decision analysis methodology

2 - Map of the region served by the plant

3 - Population density

4 - Yearly volume of waste produced in all of the communes

5-Identify admissible zones for the plant location (industrial, more than 2ha lots,
publicly owned); they are Cheneviers, Bois de Bay, Z.I. Meyza, Velodrome, and
Les Rupiers

6-Identify the main roads from each commune center to each of the admissible sites, and
calculate the optimum (shortest distance) using the Simplex Method (e.g.,Céligny)

7-Calculate the ”nuisance corridor” for each optimized route (a 100 m buffer zone
for each side of the road, representing the noise buffer zone) and a 1Km
“nuisance circle” (representing the visual and noise impact around each
admissible site); for each case the number of affected people is calculated, by
superimposing with the population map

8-Cumulative “nuisance “buffer zones” for transport, visual and noise impact

9-Use a Gaussian atmospheric pollution dispersion model to calculate the stack
plume intersection with the ground, giving the NOx concentration profiles at the
ground, and calculate the number of people affected

10-Use of the AHP method to determine which of the 5
admissible sites is less affected by the incinerator plant; Z.I.
Meysa has the highest score and is therefore the definite choice
for siting the incinerator plant.
See next slide...

...and the winner is: Z.I. ZIMEYZA

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