BIBLIOTECA

Modelação Numérica da Produção de Biogás em Aterros

Resumo: O aproveitamento energético através dos resíduos sólidos urbanos tem vindo a aumentar. Para que seja possível este aproveitamento é necessário compreender as diferentes fases do processo de decomposição de resíduos. Este é composto por cinco fases sendo elas a hidrólise, a fermentação, a acetogénese, a metanogénese e a oxidação. O presente trabalho foca-se na compreensão destas fases de decomposição para poder implementar em modelos numéricos. Os modelos numéricos têm como objectivo estimar a produção de metano que um aterro produz em m3 /ano. A modelação numérica permite obter resultados com rapidez e eficiência, podendo analisar-se os parâmetros mais relevantes possibilitando o controlo destes mesmos parâmetros de forma a melhorar o processo de decomposição. Para a modelação do processo de decomposição de resíduos nos aterros, no presente trabalho, utilizaram-se dois modelos, o modelo triangular e o modelo de Scholl e Canyon. O modelo triangular estima a produção de metano utilizando uma equação de decaimento de primeira ordem, onde o decaimento considerado é nulo. Neste modelo é possível distinguir os resíduos que são rapidamente biodegradáveis dos resíduos que são lentamente biodegradáveis, no entanto é limitado pois opera somente com dois parâmetros, a quantidade de resíduos depositados e o potencial da capacidade de geração de metano. O modelo de Scholl e Canyon estima de igual modo a produção de metano utilizando também a equação de decaimento de primeira ordem. No entanto, contrariamente ao modelo triangular, é possível definir vários gases/poluentes e podemos trabalhar com mais parâmetros. Além dos parâmetros referidos no triangular podemos também definir a taxa de produção de metano e a percentagem em volume de metano. Ao analisar-se os casos de estudo, podemos constatar que o modelo triangular apresenta valores mais elevados que o modelo de Scholl e Canyon, desta forma afastando-se mais dos valores reais. Contudo, todos os valores apresentados pelos dois modelos são elevados. Isto deve-se ao facto de se considerarem condições ideias no processo de decomposição de resíduos, tais como condições anaeróbias bem desenvolvidas, o refugo apresentar-se maduro e os resíduos apresentarem uma fracção vi biodegradável perto de 100%. Estes parâmetros podem ser corrigidos com o fornecimento de dados rigorosos. Podemos verificar neste trabalho que o potencial de geração de metano é o factor mais importante para estimar a produção de metano no aterro, pois caso este se apresente errado, a modelação posterior apresentará resultados errados. Quanto maior for este dado, maior é a produção de metano.

Introdução: No âmbito da actual crise energética e da ameaça da extinção dos combustíveis fósseis, têm-se vindo a desenvolver, nos últimos anos, novas formas de produção de energia, tanto térmica como eléctrica. Dentro das inúmeras formas de energia renovável existentes, o presente trabalho foca-se na produção de metano a partir de resíduos sólidos urbanos, através da digestão anaeróbia. O biogás obtido através do processo de digestão anaeróbia é considerado uma fonte de energia renovável pois trata-se de um aproveitamento daquilo que à partida é considerado um resíduo para a produção de energia, além de que se trata de um conjunto de sucessivas etapas ecologicamente “amigas do ambiente”. Os aterros sanitários consistem numa técnica de deposição final de resíduos, quando bem construídos, estes podem evitar a contaminação do solo e os líquidos gerados no processo de decomposição são aproveitados e podem receber o tratamento adequado. Após a disposição num aterro, inicia-se a decomposição biológica dos resíduos. A decomposição inicia-se de modo aeróbio, e após o consumo do oxigénio presente, esta decomposição continua a ocorrer num ambiente anaeróbio, que passará a liberar gases e líquidos poluentes para o meio. Os gases gerados pela decomposição biológica são o metano, dióxido de carbono, sulfato de hidrogénio e outros compostos residuais. O metano é um gás de efeito estufa com um potencial de aquecimento global 21 vezes maior que o dióxido de carbono, como também responsável por 25% do aquecimento terrestre (Filho L. F. B, 2005). No entanto, este processo de decomposição demora alguns anos a estabilizar, pelo que existe uma necessidade de prever as emissões de um determinado aterro. Neste sentido entra a modelação numérica, em que é possível obter resultados que possibilitem, com alguma rapidez, a análise da produção de gases com interesse convencional e ambiental. Existem vários modelos capazes de estimar as emissões de gases num aterro, no entanto, neste trabalho apenas se focam dois: o Modelo Triangular e o Modelo de Scholl e Canyon. Para a modelação computacional foi utilizada a linguagem de programação visual C#. O objectivo do programa é ser compreensível, de fácil utilização e de fornecer resultados de interesse para posterior utilização.

Autor: Joel Pereira Fernandes.

Leia o estudo completo: Modelação Numérica da Produção de Biogás em Aterros