Resolução do Conselho de Ministros n.º 92/2000 — Opta pela co-incineração como método de tratamento de resíduos industriais perigosos

No que concerne ao impacte em «utilização de energia primária», a cadeia que menor impacte tem é a VC, cerca de 1,45 vezes melhor que qualquer das outras alternativas, que são quase todas equivalentes. Para o impacte do «consumo de energia de combustíveis», a VC é muito superior à VERE, cerca de três vezes melhor; as outras alternativas são inferiores na redução deste impacte e a RDV tem um impacte de maior consumo. Sob o efeito de estufa aplicam-se as mesmas considerações que na rubrica anterior. Para o consumo de água, o melhor impacte, com o valor mais negativo (os valores mais negativos correspondem ao melhor impacte para o ambiente), provém da RH, seguida da RDV e VC. Sobre o impacte dos efluentes gasosos ácidos, os melhores são a RH e a VC, cerca de 3,3 vezes que o segundo melhor que é a RDV; contudo, o impacte da VERE neste campo depende muito da qualidade do combustível utilizado e poderá ser reduzido com certos combustíveis fósseis. Sob o ponto de vista da toxicidade humana, avaliada em emissões de Pb, os três melhores, quase todos equivalentes com impactes ligeiramente positivos ou negativos, são RH, RR e VC. A RDV e a VP têm impactes com valores bastante superiores ao impacte da VC.

(ver figura no documento original)

Figura 3.9 - Análise de ciclo de vida para diferentes cadeias de reciclagem e valorização energética de óleos usados, em termos de utilização de energia, de efeito de estufa e de acidificação atmosférica. Cadeias de reciclagem e valorização - RDV: regeneração por destilação em vazio e purificação em coluna de argila; RH: regeneração por hidrogenação catalisada com hidrogénio gasoso; VC: valorização energética em cimenteiras; VERE: valorização energética em indústrias de revestimentos de estradas; RR: reciclagem em refinarias, com pré-tratamento para remoção de cloro. Eixos coordenados com impactes negativos no sentido do ponto de cruzamento dos eixos (adaptado de ADME, 1998)

A figura 3.9 apresenta graficamente uma visão global desta LCA para todos os canais de recuperação/valorização de óleos usados previamente referidos em termos de três áreas de impacte ambiental. A opção mais amigável é aquela cujo triângulo representativo tem menor área. A ela correspondem os impactes com valor numérico mais negativo, isto é, ambientalmente mais favoráveis, que tornam evidente um recurso economizado ou uma poluição evitada.

De toda esta LCA sai claramente indicada como a melhor opção ambiental para a gestão de óleos usados a valorização por queima em cimenteiras. A segunda melhor, cerca de quatro vezes inferior na globalidade, é a regeneração por hidrogenação com H(índice 2), na presença de catalisador. Todas as outras contribuem pouco para redução do impacte ambiental e são globalmente cerca de nove vezes inferiores à VC. Há que referir, no entanto, que os dados relativos à RH são de uma instalação piloto da sociedade Puralube Inc.; à data do estudo ainda não havia nenhuma unidade industrial em funcionamento, esperando-se que a primeira viesse a ser instalada na Pensilvânia, com uma capacidade de tratamento de 80000 t de óleos usados por ano.

Esta análise LCA tem alguma sensibilidade a imputações económicas para os preços dos derivados mais pesados da destilação do petróleo, mas esta variação não altera a hierarquia das opções atrás referida. A adaptação da LCA à situação real ainda agrava mais o fraco desempenho das unidades de regeneração de óleos em França, porque estas unidades não se encontram optimizadas.

O relatório conclui que só uma via de regeneração de óleos usados de alta qualidade pode vir a competir em pé de igualdade com a valorização por queima em unidades cimenteiras.

Assim se verifica que algumas das ideias correntes sobre a reciclagem carecem de um estudo global aprofundado. Não será o avanço tecnológico dos processos de tratamento de resíduos que irá resolver os problemas resultantes de uma sociedade de consumo descontrolada.

A reciclagem é sem dúvida útil, e deve ser incentivada, mas sem perder de vista que tem de ser encarada como o parente pobre da família dos 3 Rs. Nos vários níveis de hierarquia do tratamento dos resíduos, a reciclagem vem imediatamente abaixo da reutilização. No entanto, para os produtos com maior incorporação tecnológica o fosso que separa um objecto reutilizado de um reciclado, em termos de perda de valor incorporado, é imenso. Voltando ao exemplo do automóvel, um veículo cujo valor comercial é de 4000 contos será reciclado como um fardo de sucata de aço, que é actualmente comprado pela Siderurgia Nacional a preços que variam entre 16$00 e 20$00 por quilograma, ficando assim a valer como metal ferroso menos de 20 contos, ou seja, algo como 0,5% do seu valor original. Na reciclagem de um veículo perdem-se assim 99,5% do valor incorporado no fabrico e comercialização de um produto de elevada tecnologia.

Reduzir os RIP na origem

A lógica do mercado consumista, promotora de novos consumos, tem recorrido à publicidade para incentivar a criação de novos hábitos e valores. Passamos a considerar como normais factos que, analisados fora do contexto, acabam por se revelar inaceitáveis. o recurso a conceitos que apenas servem uma lógica de expansão de mercado é outra das causas para o contínuo crescimento do consumo e de uma verdadeira inversão da política dos 3Rs: diminui-se o tempo de vida útil dos produtos promovendo a sua substituição precoce, e simultaneamente apresenta-se a reciclagem como a forma amigável de recuperar o défice ambiental gerado pela onda consumista.

Combater a publicidade que conduz à espiral do consumo é uma das formas de evitar a delapidação de recursos e diminuir os subprodutos industriais, que vão destruindo o nosso equilíbrio ecológico, entre os quais se encontram os RIP.

Os benefícios da reciclagem só podem verdadeiramente ter efeitos práticos se ao mesmo tempo se travar a actual tendência de diminuição da vida útil dos produtos e se encontrar uma forma industrializada de os podermos reutilizar.

Impõe-se que os Estados dêem alguns passos para inverter a actual situação, agindo de forma pioneira, como já foram capazes de o fazer quando incentivaram a substituição dos CFC, numa altura em que a indústria dizia não haver tecnologia para o fazer, ou promovendo motores de combustão mais limpa, substituindo a gasolina com chumbo. Sem empresas de recauchutagem, a reutilização dos pneus não passaria de uma utopia. Sem empresas de recondicionamento e campanhas incentivando a substituição dos objectos que «já passaram de moda», a política dos 3 R reduz-se ao actual «R», o mais pequeno.

É imperioso subir na hierarquia de prioridades e reduzir a produção de resíduos, incentivando politicamente a reutilização e o recondicionamento dos produtos de forma eficiente, e não com os actuais processos artesanais.

Impõe-se uma política de incentivo à criação de bens duradouros, nomeadamente pelo emprego das melhores tecnologias na concepção de produtos em que seja possível a substituição fácil das partes constituintes gastas ou danificadas, em alternativa a duvidosas soluções do tipo destruição/reciclagem, só com indústrias de recondicionamento será possível inverter o ritmo crescente da delapidação de recursos, e atingir um desenvolvimento sustentado.

Transferir para os resíduos (os produtos últimos da cadeia do consumo) os problemas que têm de ser atacados na sua origem traduz-se na prática numa operação de diversão, em que todos estamos a ser prejudicados. Resolver o problema dos resíduos industriais, encontrando uma forma de tratamento adequada, é apenas uma pequena parte de um problema mais grave: o de estarmos a seguir cegamente a lógica da sociedade industrial, sem conseguirmos impor uma inversão do processo de delapidação acelerada dos recursos do planeta, e simultaneamente a desequilibrar todo o seu frágil ecossistema.

3.2 - Tratamento biológico

O tratamento biológico de resíduos consiste na utilização de microrganismos vivos para estabilizar ou destruir contaminantes orgânicos e inorgânicos. Estes microrganismos utilizam os resíduos como fonte de energia e de carbono. A especificidade destas tecnologias restringe significativamente o âmbito da sua aplicação.

O fornecimento de carbono aos microrganismos pode ser feito pelo CO(índice 2) (autotróficos); outros organismos, ditos heterotróficos, utilizam compostos orgânicos como fonte de carbono.

A degradação dos resíduos pode ser feita em meio aeróbio (oxigenado) ou anaeróbio, ao abrigo do ar. Nos processos aeróbicos o oxigénio é utilizado para transformar moléculas orgânicas complexas em anidrido carbónico, vapor de água e eventualmente sais inorgânicos. Este mecanismo de degradação exige a presença de elementos como o fósforo e o azoto, bem como outros elementos residuais em presença de oxigénio, que funciona como receptor de electrões.

A destruição de substâncias orgânicas por microrganismos anaeróbios é conseguida através de aceitadores de electrões diferentes do oxigénio, por exemplo moléculas de nitrato.

3.2.1 - Condições de aplicação dos processos biológicos

O desenvolvimento dos microrganismos que vão permitir degradar as moléculas nocivas exige condições bem definidas de ambiente sem as quais os microrganismos não têm possibilidade de se desenvolverem. A capacidade de degradação dos resíduos pode ser avaliada por testes laboratoriais em que se determina a quantidade de oxigénio necessária para degradar biologicamente o resíduo.

A viabilidade do tratamento por esta via dependerá também da concentração de nutrientes disponíveis, azoto, fósforo e enxofre bem como de elementos residuais, que poderão ser controlados. As quantidades de água, oxigénio, temperatura, acidez ou alcalinidade do meio, bem como a eventual presença de microrganismos competidores com os organismos úteis, têm de ser avaliadas e eventualmente condicionadas. Alguns destes parâmetros poderão ser corrigidos por intervenção externa. Os microrganismos promotores da degradação podem ser administrados utilizando as estirpes mais adequadas.

As actuais técnicas de manipulação genética permitem prever a possibilidade da criação de microrganismos particularmente resistentes a meios adversos, mas levantam graves objecções sobre as consequências ambientais resultantes da disseminação de novas estirpes com consequências colaterais dificilmente previsíveis.

3.2.2 - Processamento dos resíduos para tratamento biológico

Quando são utilizados organismos aeróbios, o fornecimento de oxigénio é essencial. Isto pode ser assegurado quer pela injecção de ar, quer pela adição de água oxigneada, ou mesmo ozono ou oxigénio puro, embora estas duas últimas hipóteses sejam de elevado custo. Para evitar um crescimento exagerado nos pontos de acesso do oxigénio é necessário assegurar uma distribuição tanto quanto possível uniforme, o que obriga a instalar um sistema ramificado de acesso. É necessário recolher os produtos de degradação e simultaneamente monitorizar todo o processo de forma a garantir a sua continuidade.

A utilização de estirpes anaeróbias implica, como se referiu, o uso de nitratos ou sulfatos que constituem parte fundamental do mecanismo de destruição das moléculas orgânicas. Estas tecnologias, embora de controlo delicado, podem ser economicamente competitivas. Contudo, a existência de várias substâncias diferentes nos depósitos de resíduos pode ser um forte obstáculo à utilização desta técnica, que assim está limitada a condições particulares bem definidas. O processo permite o tratamento de grandes volumes de resíduos.

A sua boa aceitação, por ser considerado um processo «natural», pode ser posta em causa pela tendência para a utilização de microrganismos resistentes cuja propagação poderá sempre suscitar problemas ambientais inesperados.

3.3 - Tratamentos físicos de resíduos

Os tratamentos físicos são normalmente parte integrante de qualquer processo de tratamento de resíduos. Existem contudo algumas técnicas de processamento físico que eliminam a toxicidade potencial dos resíduos, ou então tornam-nos inertes.

Os problemas ambientais de muitas substâncias resultam do perigo do seu transporte pelas águas e posterior acumulação nos níveis freáticos e passagem para a cadeia alimentar. Essas substâncias, não sendo propriamente tóxicas, podem produzir elevados prejuízos ambientais; a sua imobilização no local de deposição pode constituir uma solução aceitável como forma de tratamento.

Os tratamentos físicos não alteram a natureza química dos produtos tratados, podendo originar efluentes susceptíveis de serem posteriormente tratados por outras técnicas ou então permitirem inertizar os resíduos.

3.3.1 - Técnicas de vácuo

Para retirar substâncias orgânicas voláteis dos resíduos pode-se proceder à sua vaporização recorrendo a técnicas de vácuo. A utilização de furos nos montes de resíduos permite a criação de pontos de baixa pressão, se esses furos forem ligados a bombas de vácuo. Os produtos voláteis são vaporizados e arrastados pelo ar que vai penetrando na superfície dos resíduos. O ar contaminado poderá depois ser tratado, eliminando as substâncias voláteis. Os vapores são depois parcialmente condensados, sendo a fase gasosa residual sujeita à oxidação catalítica ou ao tratamento por carvão activado.

Uma alternativa à técnica de vácuo, isto é, o uso de temperaturas baixas e pressões também reduzidas, é o uso de vapor de água para promover a volatilização de algumas substâncias orgânicas. Os vapores são depois condensados e tratados por destilação, sendo as águas residuais tratadas com carvão activado. Os vapores destilados são depois incinerados.

3.3.2 - Adsorção

Quando um resíduo ambientalmente perigoso se encontra diluído em concentrações muito baixas numa solução aquosa, pode ser feita a sua descontaminação pelo uso de colunas contendo carvão activado. A grande superfície do carvão activado permite fixar por adsorção os produtos contaminantes. O carvão poderá ser regenerado pela passagem de vapor de água ou eliminado por incineração.

3.3.3 - Inertização

A imobilização ou inertização das substâncias nocivas pode ser feita através de vários processos. O uso de cimento tipo Portland, encapsulamento com silicatos, asfaltos, termoplásticos ou resinas permite criar uma barreira estanque entre as substâncias perigosas e o meio externo. Depois de transformados em blocos ou microcápsulas, os resíduos deixam de ser facilmente solubilizados e transportados pelos agentes ambientais, podendo ser depositados em aterros controlados.

Numa perspectiva geral pode-se dizer que as técnicas de extracção por vácuo de produtos voláteis é relativamente simples e barata, originando habitualmente produtos sujeitos a posterior oxidação. As técnicas de inertização obrigam geralmente à deposição em contentores secundários que evitem a sua dispersão, bem como a deposição final em aterros controlados, o que pode vir a originar problemas a longo prazo, como veremos na parte dedicada aos aterros. A inertização efectuada com termoplásticos ou resinas é muito dispendiosa e obriga a elevados consumos energéticos.

3.4 - Tratamento químico in situ

O objectivo deste tipo de técnica é promover a fixação ou, mais geralmente, a remoção das substâncias nocivas de locais onde se tenha feito a deposição de resíduos.

O sucesso destas técnicas depende muito da natureza química das substâncias a remover.

O uso de soluções que vão ter de ser misturadas com os resíduos impõe especiais cuidados no conhecimento da geologia do local e em particular da hidrologia das zonas, de forma a salvaguardar a possível dispersão das soluções químicas de tratamento pelas águas do subsolo. O processo de tratamento químico é aplicável não só a contaminantes orgânicos, mas também inorgânicos.

3.4.1 - Lavagem do solo e dos resíduos por percolação

A utilização de soluções aquosas na lavagem dos produtos nocivos pode permitir a solubilização e remoção das substâncias indesejáveis ou então a sua concentração e confinação em locais predeterminados. No último caso, as soluções contaminadas são bombeadas para fora do local e sujeitas a um tratamento posterior.

A lavagem do solo é facilitada pela presença de resíduos de elevada dimensão, que permitem a circulação das soluções de lavagem. Pelo contrário, sedimentos finos tornam este método dificilmente aplicável, não só pela dificuldade de percolação das soluções, como também pela elevada superfície específica das partículas que tendem a adsorver os contaminantes, tornando difícil a sua remoção.

Os reagentes utilizados para a preparação das soluções podem ser ácidos ou bases, geralmente fracos, agentes complexantes, detergentes e agentes químicos redutores. Os detergentes oferecem uma boa forma de aplicação, em particular os surfactantes aniónicos.

Uma alternativa à percolação dos depósitos pelas soluções químicas é a lavagem dos resíduos e do solo contaminado. Neste caso o solo e os resíduos são removidos e sujeitos a uma operação de crivagem de forma a separar partículas de maior dimensão. As fracções mais finas, que devido às elevadas superfícies adsorvem a maioria das fracções nocivas, são depois lavadas em contracorrente por soluções químicas específicas para as substâncias a tratar. Os resíduos sólidos depois de lavados são novamente depositados em aterro, enquanto as soluções contaminadas de lavagem serão tratadas e eventualmente recicladas.

Estas técnicas de lavagem podem ser aplicadas a uma ampla variedade de depósitos contaminados por substâncias tais como solventes halogenados, reagentes aromáticos, metais pesados, etc. Uma variante dos processos de percolação e lavagem com soluções aquosas é a utilização de solventes orgânicos. O uso de solventes orgânicos permite em situações particulares diminuir a carga poluente dos resíduos, nomeadamente quando se trata de contaminantes orgânicos como os PCB e os compostos orgânicos voláteis [VOC (volatile organic compounds)].

Alguns destes processos utilizando solventes orgânicos são efectuados por instalações móveis. Os produtos do tratamento podem ser separados em fracção orgânica, água e sólidos. A completa separação da emulsão água/óleo é conseguida pela adição na água de uma amina, por exemplo tri-etil-amina, que permite separar totalmente as moléculas da água das moléculas orgânicas e assim permitir a extracção das últimas.

Um processo de centrifugação permite então separar os sólidos dos líquidos. O aquecimento dos sólidos permite a sua secagem.

A solução contaminada é sujeita a um aquecimento que permite separar a fracção orgânica arrastada com o solvente que é vaporizado. Os óleos são decantados e os solventes reciclados. Os óleos serão objecto de posterior tratamento por incineração ou regeneração.

O uso de solventes orgânicos implica cuidados especiais, dada a sua elevada inflamabilidade. Uma alternativa aos solventes orgânicos consiste no uso de gases liquefeitos, sendo o processo realizado a pressões elevadas.

Gases liquefeitos como o propano ou o anidrido carbónico são misturados com os resíduos, em câmaras pressurizadas. Estes gases são capazes de dissolver elevadas quantidades de substâncias orgânicas. As soluções de gases contendo os produtos a separar são sujeitas a um tratamento de separação, efectuado também a pressão elevada, permitindo regenerar os gases liquefeitos e isolar os produtos nocivos. Os gases são reciclados e os resíduos retirados.

A utilização destes fluidos implica que os resíduos sejam intimamente misturados com os gases liquefeitos, na forma de uma polpa capaz de ser bombeada para a câmara de reacção. Esta exigência obriga à prévia calibração dos resíduos antes de se iniciar a operação de limpeza.

Resíduos contendo metais pesados podem ser tratados quimicamente pelo uso de reagentes químicos redutores ou oxidantes. Mais uma vez é necessário que os resíduos sejam intimamente combinados com os reagentes químicos. Este facto pode implicar operações complementares de crivagem e moagem.

As simples alterações de pH podem ser úteis como tratamento prévio do tratamento de oxidação-redução ou de precipitação de substâncias indesejáveis. Para ajustar o pH é necessário injectar nos resíduos soluções ácidas (por exemplo ácido sulfúrico), ou fortemente básicas (por exemplo soda cáustica). As mudanças de pH podem permitir a precipitação de alguns metais pesados.

Os reagentes oxidantes (ozono, água oxigenada, cloro, hipoclorito de sódio) podem possibilitar o tratamento de resíduos contendo substâncias aromáticas e compostos tóxicos como os cianetos, soluções contendo arsénio, etc.

Os compostos orgânicos halogenados, em particular os halogenados benzénicos, são dos produtos mais nocivos do ponto de vista ambiental. O uso de polietilenoglicol ou de um sal de potássio deste reagente permite separar os halogénios ligados às moléculas orgânicas, convertendo-as em sais (por exemplo cloreto de sódio). O processo exige uma mistura homogénea entre os reagentes e os resíduos, sendo a reacção efectuada a temperaturas da ordem dos 150ºC. A produção inevitável de vapor exige um sistema de condensação para recolha das fracções voláteis. As reacções de desalogenação utilizando os sais de polietilenoglicol são muito sensíveis à presença de água e de oxigénio, pelo que é necessário utilizar atmosferas de protecção de azoto.

Como se pode concluir da descrição sumária aqui feita, os processos de tratamento químico são muito específicos, sendo apenas aplicáveis a resíduos relativamente homogéneos do ponto de vista da composição. A lavagem dos solos por percolação é relativamente barata, mas condicionada pelo tamanho das partículas (areias ou produtos de maior granulometria). Os tratamentos de lavagem com remoção dos resíduos do seu local de depósito não permitem bons resultados na presença de partículas de elevado poder de adsorção, como é o caso de lodos e argilas. A aplicação de solventes orgânicos, além de implicar o uso de áreas fechadas, tem o perigo resultante da fuga e da inflamabilidade dos reagentes usados.

Na generalidade destes processos são originadas soluções ou resíduos que necessitam ainda de tratamento posterior das fracções resultantes do tratamento. Não são portanto processos limpos, sendo em muitos casos de eficiência baixa. A incineração será o destino final das lamas de tratamento em que se encontram concentrados os produtos a eliminar.

O estudo aprofundado dos efluentes e do ciclo completo do tratamento poderia decerto apresentar muitos mais inconvenientes e reservas do ponto de vista ambiental do que os aqui referidos.

A valorização dos resíduos recuperados através da sua reutilização implicaria novas operações de purificação, com consequentes custos energéticos, para além de grande dificuldade na garantia de produtos finais de qualidade controlada.

3.4.2 - Processos de precipitação

Estes processos são particularmente úteis para separar os metais pesados em soluções aquosas (Wentz, 1995). Para cada metal há um intervalo de pH óptimo para promover a precipitação de um composto insolúvel. O anião associado ao metal vai influenciar fortemente a possibilidade de o precipitar. Agentes complexantes podem tornar particularmente difícil a reacção de precipitação.

Nalguns casos é necessário alterar o estado de oxidação do ião, como por exemplo no caso do Cr(elevado a 6+), que é mais perigoso, mas também mais solúvel, do que o Cr(elevado a 3+). Será então necessário proceder a reacções de oxidação prévias à modificação de pH que leve à precipitação.

O uso de reagentes como o sulfureto de sódio ou o bissulfito de sódio originam com os metais pesados a formação de precipitados, mas têm o grave inconveniente de poderem provocar a formação de gás sulfídrico, que é tóxico.

Em associação com as reacções químicas de formação de substâncias insolúveis podem usar agentes floculantes que neutralizam as cargas eléctricas das partículas coloidais em suspensão promovendo a sua floculação. Mais uma vez esta técnica tem de ser ajustada de forma específica ao efluente: o pH e o potencial zeta das partículas vão ser os factores determinantes no tipo de tratamento a efectuar. O uso de reagentes tais como o sulfato de alumínio, o cloreto fénico ou o sulfato fénico permite geralmente uma boa separação dos metais pesados de soluções aquosas. As alterações de pH são geralmente conseguidas pela adição de cal ou soda (carbonato de sódio). Uma alternativa ao uso destes reagentes é o recurso aos polielectrólitos, materiais poliméricos de elevada solubilidade na água, com capacidade de troca iónica que pode permitir a fixação dos iões metálicos.

3.5 - Aterros controlados e deposição em furos

Segundo as recomendações da agência norte-americana EPA, a hierarquia de tratamento dos resíduos deverá ser a seguinte: redução da sua produção, reciclagem, combustão e deposição em aterro (USEPA, 1989). Também a UE define na directiva de 18 de Março de 1991 uma hierarquia para o tratamento dos resíduos, e recomenda também a deposição em aterro como a última das alternativas (Legislação europeia, 1991). Não obstante, como se verificou na figura 3.7, a deposição em aterro continua a representar uma fracção muitíssimo significativa da gestão de resíduos.

Se esta metodologia é seguida em relação a resíduos banais como os resíduos sólidos urbanos, em relação aos resíduos industriais perigosos ela parece ter ainda mais razões para ser aplicada. Para evitar a deposição superficial, alguns países usam há muitos anos a deposição em profundidade, seja em furos, seja em minas de sal ou locais considerados geologicamente seguros.

3.5.1 - Injecção de resíduos

Esta técnica, utilizada há muito tempo nos EUA, consiste na deposição a grande profundidade dos resíduos industriais perigosos, em locais onde as formações geológicas permitem supor que não haverá grandes riscos de migração desses resíduos. A agência americana EPA classifica este tipo de depósitos em cinco classes, que variam desde poços especialmente abertos para o efeito, supostamente abaixo das camadas geológicas que suportam os níveis freáticos, até ao aproveitamento de antigos poços de exploração de petróleo, ou mesmo utilizando a injecção de resíduos como forma de auxiliar a saída do petróleo.

Neste processo, o furo efectuado é impermeabilizado pela colocação de cimento nos níveis superiores, constituindo um tubo de maior diâmetro externo que protegerá o solo e os lençóis de água superficiais. A partir de uma certa profundidade, depois de atravessar várias camadas geológicas, os resíduos sob pressão são injectados em camadas argilosas (Wentz, 1995).

O processo pode apresentar sérios problemas quando a camada impermeabilizante de cimento não puder garantir a necessária estanquicidade. A pressão de injecção pode ser conseguida com águas residuais, que são aquecidas para a produção de vapor, de forma a consumir no processo o máximo de águas contaminadas.

Os regulamentos da EPA obrigam ao ajuste do pH e à filtração das águas contaminadas, limitando ainda os caudais de injecção em função da estação do ano, de forma a limitar o perigo de contaminação dos lençóis freáticos.

Apesar de este tipo de deposição ser efectuado a grande profundidade e, supostamente, não contaminar as águas subterrâneas, mesmo assim está sujeito a um grande número de restrições quanto à composição química dos resíduos. É proibida a injecção no solo de resíduos contendo solventes tais como tetracloreto de carbono, metanol, nitrobenzeno, tolueno, xileno, éter etílico, etc., bem como resíduos contendo dioxinas/furanos (USEPA, 1999c).

A partir de 1990, o estado da Califórnia proibiu a injecção em furos subterrâneos de substâncias contendo vários elementos, desde que excedam as concentrações-limites: As (500 mg/l), Cd (100 mg/l), Cr (VI) (500 mg/l), Hg (200 mg/l), Ni (134 mg/l), Si (100 mg/l), Th (130 mg/l). O mesmo regulamento limita também a deposição de halogenados orgânicos, desde que o seu teor ultrapasse os 10000 mg/kg. As disposições minuciosas que constituem a parte 148 do Regulamento 40 CFR de 7 de Janeiro de 1999, da EPA dos EUA, demonstram que há sérias dúvidas quanto à possibilidade de garantir uma fixação no terreno de produtos químicos tão variados, como as substâncias inorgânicas ou os produtos orgânicos anteriormente referidos, cuja deposição em aterro está actualmente proibida pela legislação portuguesa.

3.5.2 - Aterros de resíduos industriais

A simples deposição de resíduos industriais originou no passado alguns casos tristemente célebres. No Norte dos EUA, em Niagara Falls, no final do século XIX, um industrial de nome William Love decidiu ligar os lagos Erie e Ontário por um canal, o Love Channel, que permitisse aproveitar a electricidade gerada pela passagem da água, resultante da diferença de cotas dos dois lagos.

A possibilidade de transporte de energia eléctrica, resultante do desenvolvimento da tecnologia da corrente alternada, veio a originar o abandono do empreendimento. Ficaram assim no local duas secções das escavações com cerca de 400 m de comprimento cada, que permaneceram ao abandono durante largos anos. A partir de 1930, as escavações começaram a ser usadas como depósitos de produtos químicos, por uma empresa que produzia plásticos, pesticidas e soda cáustica, a Hooker Chemical (Wentz, 1995).

No fim dos anos 40 muitas companhias estavam a usar o Love Channel para deposição de produtos químicos e cinzas volantes. O Exército Americano também depositou aí grandes quantidades de restos de armamento biológico e resíduos variados. Em 1952 o canal foi encerrado e selado com terra pela empresa proprietária.

No ano seguinte foi decidido construir no local uma escola, e, apesar dos avisos feitos pela empresa, os responsáveis locais avançaram com o projecto. O terreno do Love Channel foi cedido à comuna do Niagara por um preço simbólico de um dólar, e começaram a ser construídas mais casas junto à escola. Sobre o aterro foi construído um parque e o local foi sendo progressivamente habitado ao longo do canal.

Foram detectados vários problemas na zona, nomeadamente infiltrações de produtos corrosivos em canalizações, piscinas, caves, etc. Ocorreram em 1958 os primeiros casos de crianças nascidas com horríveis deformidades.

Em 1976 começaram a aparecer, nos quintais de muitas casas, afloramentos de produtos químicos. Em 1977 as autoridades reconheceram que o local apresentava odores desagradáveis, mas não admitiram que a situação fosse perigosa para a saúde pública. Estes factos ocorrem já depois de terem sido detectados vapores de várias substâncias tóxicas, e de ter sido verificado um número anormal de abortos espontâneos: 250 vezes acima da taxa normal.

Finalmente, em 1978, a escola foi encerrada e, devido a uma intervenção da administração central, 237 famílias foram evacuadas do local. Muitas destas pessoas sofriam de fadiga permanente, insónias, irritações de pele, náuseas, vertigens e paralisia. Em 1980 foi divulgado um estudo em que se evidenciava os resultados da exposição aos produtos químicos sobre os cromossomas dos habitantes da área. O presidente Carter ordenou então a evacuação de 700 famílias da área de Love Channel, mas as autoridades locais não só se opuseram à evacuação, como se recusaram a indemnizar as vítimas, até que o Governo Central garantisse a verba necessária para o pagamento da desastrosa política municipal que incentivara a ocupação da zona.

A empresa que procedera à deposição dos resíduos, a referida Hooker Chemical, demonstrou que a técnica de deposição dos resíduos nem fora descuidada nem desactualizada, respeitando as directivas existentes à época (1940-1952) sobre a deposição em aterro de produtos industriais. Só depois de uma longa batalha jurídica os residentes foram indemnizados. A intervenção para confinar os resíduos de Love Channel custou mais de 150 milhões de dólares, tendo terminado em 1990.

Embora seja evidente que construir junto a um aterro controlado de resíduos industriais perigosos é uma irresponsabilidade, o exemplo anterior serve para ilustrar até que ponto a deposição inadequada de produtos químicos, mesmo após vários anos, pode permitir o seu transporte pelas águas pluviais, aparecendo depois em locais diferentes, contaminando o solo e a água de extensas zonas. Um dos erros cometidos neste caso foi o de se ter depositado naquele local produtos químicos que nunca deveriam ter sido conduzidos para aterro, como aliás a legislação actual já reconhece. Em consonância, a possibilidade de libertação de vapores de substâncias tóxicas, mesmo em baixas concentrações, acabará por traduzir-se numa agressão ambiental com sérios riscos para a saúde humana.

Nos aterros municipais podem ser encontrados, embora com concentrações muito baixas, muitos dos mesmos tipos de resíduos industriais: pesticidas, solventes e produtos químicos variados são diariamente lançados ao lixo. Neste aspecto, os lixiviados de um aterro municipal chegaram a ser considerados como tendo produtos tão nocivos como os de um aterro de resíduos industriais (Rachel's, 1988). De facto estas concentrações são muito inferiores, pelo que a extrapolação de alguns dos dados conhecidos sobre a composição de efluentes para os aterros de resíduos industriais para aterros urbanos seria sempre excessiva.

Apesar da quantidade desses produtos ser muito pequena, quando comparada com um resíduo industrial, que normalmente será constituído por grandes quantidades de uma mistura de substâncias que mantêm um espectro de composição típico, a verdade é que, se não houver cuidados apropriados, os níveis de emissão de alguns aterros municipais serão suficientes para serem detectados.

Num aterro municipal a decomposição da matéria orgânica, restos de comida principalmente, origina a formação de metano e dióxido de carbono. Note-se que o metano é particularmente agressivo para o ambiente, sendo estimado que a sua contribuição para o efeito de estufa é de cerca de 20 vezes a produzida pelo CO(índice 2). A quantidade de gases emitidos pode ser muito significativa; a título de exemplo refira-se que no distrito americano de Saint Louis Obispo, os regulamentos impõem como obrigatória a recolha de VOC emitidos pelos aterros, quando a emissão previsível em função da dimensão do aterro ultrapasse as 15 t de gases por ano (SLOCAPCD, 1995).

Nos aterros de resíduos industriais perigosos o metano não será preocupante, mas já o mesmo não se pode afirmar com segurança sobre outros gases. Veja-se que nos aterros municipais, apesar da baixa concentração de produtos químicos voláteis, foi possível detectar concentrações significativas de amónia e sulfuretos e traços de tolueno, diclorometano, etilbenzeno, acetona, acetato de vinilo, benzeno e alguns organoclorados (Tchobanoglous et al., 1993). Por isso, presentemente, as directivas existentes não permitem depositar em aterros compostos deste tipo.

O resultado da deposição em aterro com alguma preocupação de separação dos produtos, como no caso de Love Channel, ou simplesmente acumulados em lixeiras de produtos de toda a espécie, foi a contaminação em larga escala desses lugares. As consequências foram suficientemente importantes para a administração norte-americana se ver na necessidade de criar um programa dotado de muitos milhões de dólares, o programa Superfund, destinado à recuperação desses locais. Para se poder avaliar da complexidade e do número de casos que têm vindo a ser tratados, bastará dizer que foi elaborado um completo manual para permitir um levantamento das situações (USEPA, 1999g). Já em 1993 havia 155 locais tratados e encontravam-se em fase de tratamento 380 lixeiras/aterros (USEPA, 2000a).

O programa Superfund é financiado quer pelas entidades responsáveis pela contaminação, quer pelo Superfund Trust Fund, proveniente de taxas aplicadas a indústrias químicas e petrolíferas. Este fundo é prioritariamente aplicado nas situações em que não é possível responsabilizar alguma entidade pelos danos ambientais, ou quando esta for insolvente (USEPA, 2000).

O problema das emissões gasosas provenientes dos aterros foi abordado, de forma sistemática, pela agência americana do ambiente (EPA) que publicou um manual, o User's Manual Landfill Gas Emission Model (Pelt et al., 1998), para avaliar o impacte dos gases tóxicos emanados de lixeiras e aterros.

Por exemplo, num desses numerosos locais, no aterro de Fultz, Byesville, Countyroad 52, no Ohio, aproveitando antigas minas de carvão, verificou-se uma contaminação dos solos e dos aquíferos da zona. Produtos orgânicos voláteis, tais como benzeno, PCE, TCE, tolueno, fenóis e resíduos metálicos contendo arsénio, crómio e chumbo, tiveram de ser confinados numa operação que custou 19,5 milhões de dólares e terá de prolongar-se durante 30 anos, com custos de manutenção da ordem dos 218000 dólares anuais (USEPA, 1991). É que certos produtos orgânicos mantêm a sua actividade durante períodos longos. A título de exemplo, refira-se que o tempo de semivida de produtos orgânicos derivados da hidrólise ou desidrogenação de compostos halogenados alifáticos a 20ºC é de 7000 anos para o tretraclorometano e de 384 anos para o 1,1,1,2-tetracloroetano (Tchobanoglous et al., 1993).

A deposição indiscriminada de resíduos em lixeiras ou em aterros mal planificados ou mal geridos origina um negócio que inicialmente é de baixo custo, mas pode vir a revelar-se não só catastrófico do ponto de vista ambiental, mas também ruinoso do ponto de vista económico.

Para evitar os problemas acima descritos, a deposição em aterro dos resíduos industriais está, hoje em dia, sujeita a severas restrições, como veremos a seguir.

3.5.3 - Condições para a implantação de um aterro

As condições para a implantação e exploração de um aterro de materiais perigosos foram definidas na Conferência de Basileia de Março de 1994 (UNEP, 1994a). As condições mínimas para o estabelecimento de um aterro passam por:

ii) Local relativamente afastado de zonas densamente povoadas;

iii) Local de acesso fácil sem passar pelo meio de agregados populacionais;

iv) Impermeabilização do local de deposição;

vi) Cobertura dos resíduos.

Segundo a Directiva n.º 99/31/CE, de 26 de Abril de 1999, os aterros são classificados em três grupos: para resíduos perigosos, não perigosos e resíduos inertes.

Construção e gestão de um aterro

Um aterro é geralmente uma cavidade efectuada no solo no qual os resíduos vão ser depositados. Para a protecção do solo é feito um revestimento do fundo com telas impermeáveis. Para evitar que os produtos, arrastados pelas águas das chuvas, possam vir a infiltrar-se no solo, ou serem transportados para as linhas de água, é montado um sistema de recolha das soluções lixiviadas. Para evitar a entrada de água, à medida que o processo de deposição prossegue, vai-se procedendo à cobertura dos resíduos.

O revestimento do fundo pode ser constituído por um leito impermeável de argila ou por membranas poliméricas (geotêxtil). Da geometria do fundo vai depender a possibilidade de captação das soluções que escorrem do aterro resultantes da acção das águas pluviais, ou de líquidos preexistentes misturados com os sólidos.

As escorrências são recolhidas, e através de uma tubagem são bombeadas ou deslocam-se devido à força da gravidade para uma bacia de recepção, onde são tratadas como águas residuais.

A cobertura pode ser conseguida pela deposição de argilas ou tela impermeável, acima da qual é depositada uma camada de solo permeável ou areia, e finalmente na superfície uma camada de solo que permite a fixação da vegetação.

O aterro é dividido em células que vão sendo ocupadas em períodos de tempo curtos (geralmente um dia). Um aterro tem ainda de dispor de um sistema de monitorização que permita determinar a contaminação das soluções que escorrem, bem como avaliar a emissão de gases.

Para além dos constituintes indicados, é necessário haver a existência de tubagens para a recolha das escorrências líquidas e dos gases libertados. A recolha dos gases é efectuada em tubos perfurados, envolvidos por uma camada de gravilha.

Um aterro bem projectado deve permitir a retenção dos lixiviados, mesmo no caso de o sistema normal apresentar alguma falha. A retenção dos efluentes não vai eliminar em absoluto o risco de uma contaminação perigosa vir a ocorrer no futuro, na medida em que muitos produtos mantêm a sua actividade durante longos períodos. Todavia, esta protecção é uma medida muito mais eficaz do que o que se passava com as lixeiras portuguesas, que felizmente estão a ser encerradas.

Para assegurar uma boa drenagem dos lixiviados, a melhor forma é utilizar uma impermeabilização do fundo constituída por uma tela depositada sobre o solo (a partir da qual se faz a recolha do lixiviado), coberta com uma camada de drenagem. A camada de drenagem prevista na legislação europeia é de pelo menos 0,5 m (Legislação europeia, 1999). Sobre esta camada é colocada uma segunda tela, reforçando assim a protecção contra infiltrações acidentais. A recolha dos lixiviados é feita normalmente no fundo da tela superficial; se no entanto houver uma falta de estanquicidade desta tela, o infiltrado vai atravessar a camada de enchimento que é permeável, permitindo a acumulação no fundo da tela exterior, onde é feita a recolha das escorrências da fuga.

Havendo centenas de produtos químicos perigosos, é praticamente impossível prever as consequências que resultem de eventuais reacções entre eles. A criação de células individuais, agrupando produtos compatíveis, é assim essencial para evitar reacções químicas imprevisíveis: reacções de oxidação/redução, ácido/base e decomposição biológica podem alterar profundamente a composição inicial do aterro.

O isolamento das células e a protecção contra a acção das águas pluviais é essencial para garantir a segurança do aterro. A legislação comunitária exige a existência de um talude, de pelo menos 5 m de espessura, que evite que a água o atravesse a uma velocidade superior a 10(elevado a -9) m/s, ou seja, 2,6 mm/mês.

Dadas as características químicas muito diversas dos materiais depositados e a existência de sólidos com arestas vivas, é muito difícil encontrar uma tela de protecção que resolva todos os problemas. Por exemplo, uma tela de borracha butílica é atacada por hidrocarbonetos, sendo contudo muito estanque e impermeável à passagem de vapores; um polietileno clorado é sensível ao contacto com substâncias aromáticas (Wentz, 1995, cap. 12).

Telas feitas à base de PVC resistem bem aos reagentes inorgânicos, mas são atacadas por produtos orgânicos; o polietileno comporta-se bem em contacto com óleos, mas é mais facilmente perfurado do que as telas de borracha. Será portanto quase impossível que um aterro deste tipo não venha a apresentar fugas devido à danificação do seu sistema de impermeabilização.

Para prevenir a ocorrência dos problemas descritos é essencial evitar que determinados materiais sejam conduzidos para aterro. A Directiva n.º 1999/31/CE99/31/CE proíbe nomeadamente a aceitação em aterros de resíduos líquidos e dos que nas condições do aterro sejam explosivos, corrosivos, oxidantes ou inflamáveis.

A recolha dos produtos lixivados e a monitorização do aterro através da recolha de amostras em piezómetros (furos com um máximo de 10 cm de diâmetro) abertos nas imediações são a única garantia contra eventuais falhas no sistema de contenção dos resíduos.

Dado o grande isolamento dos produtos, este controlo poderá ter de ser feito durante muitas dezenas de anos. As amostras colhidas nesses poços de controlo permitem saber quais os poluentes que estão a começar a contaminar o terreno, bem como avaliar a pluma de distribuição da mancha contaminada.

A localização dos furos de controlo tem de ser adequadamente estudada para evitar fornecer informações erradas, principalmente se existirem falhas ou zonas geologicamente estanques. Nesse caso, a água recolhida no furo pode não estar em contacto com o lençol do aquífero directamente ligado com o aterro. Isto significa que mesmo localizando a jusante os poços de controlo, não será sempre garantido que o percurso de águas eventualmente contaminadas seja intersectado.

A salvaguarda de todos os problemas anteriormente referidos pode tornar muito cara a exploração de um aterro. Este facto pode originar o aparecimento de ofertas a um preço incompatível com o estabelecimento de medidas rigorosas de segurança, conforme se reconhece nos considerandos da Directiva n.º 1999/31/CE99/31/CE.

A preocupação de reduzir a quantidade de materiais destinados a aterro está expressa no artigo 5.º do referido diploma, onde, mesmo para os resíduos urbanos biodegradáveis, se recomenda uma redução para 75% no prazo máximo de cinco anos e para 35% no prazo máximo de 15 anos.

Conforme já foi referido, estas disposições inviabilizam a deposição em aterro de grande parte dos resíduos actualmente existentes em Portugal com elevado valor energético. De facto, tanto os óleos como os solventes orgânicos são inflamáveis, e a sua diluição para satisfazer as normas não é permitida.

A necessidade de garantir as verbas necessárias à selagem do aterro, e a sua vigilância e monitorização por um período predefinido, levou os legisladores a exigirem o estabelecimento de garantias bancárias antes do início da operação de exploração dos aterros. Todas estas precauções e muitas outras, como o controlo de recepção, registo de quantidades e características dos resíduos previstos na legislação aprovada em 1999, poderão evitar os casos trágicos anteriormente referidos.

A deposição em aterro de resíduos industriais perigosos, contudo, exigirá sempre especiais cuidados e, pelo número de transformações imprevisíveis que podem aumentar com o tempo, deverá ser sempre uma alternativa última, a evitar sempre que possível, como aliás foi fixado na hierarquia de opções de gestão de resíduos em vigor em Portugal e na UE. Uma parte significativa dos resíduos industriais encontra-se associada a líquidos constituindo pastas ou lamas, de composição muito variada. Esses resíduos terão de ser necessariamente inertizados para poderem ser colocados em aterro, nos termos da legislação em vigor.

Como se referiu anteriormente, a mistura dessas substâncias com cal, cimento Portland, silicatos ou com produtos mais caros como termoplásticos ou resinas (Wozniak, 1991) pode tornar inerte o resíduo, evitando o seu arrastamento pelas águas pluviais.

A limitação da emissão de vapores de substâncias orgânicas voláteis é mais difícil de conseguir; embora muitos desses produtos na forma gasosa sejam degradáveis pela acção da luz solar, não deixa de ser preocupante a possibilidade de eles se virem a combinar dentro do aterro com outros efluentes, vindo depois a ser arrastados para o exterior.

Há um grande número de questões para as quais dificilmente se pode fornecer respostas peremptórias: Qual é o tempo de degradação do material de inertização?; Qual o efeito dos resíduos, a longo prazo, sobre o seu invólucro?; Não há reacções entre os diversos produtos depositados?; Como vão ser assegurados no futuro (daqui a umas dezenas de anos) a recolha e o tratamento dos efluentes do aterro? Porém, desde que seja escrupulosamente respeitada a legislação em vigor na UE, as substâncias que constituem maior risco não irão para aterro.

O argumento utilizado para a deposição controlada de resíduos industriais perigosos, nomeadamente contendo produtos orgânicos voláteis, é o de que se deverá evitar a todo o custo a destruição dos materiais, procurando a sua reutilização e novas formas de valorização. Mas este argumento colide com outro ambientalmente defensável: guardar materiais com valor energético potencial é desperdiçar combustíveis fósseis que poderiam ser poupados se fossem substituídos pelos resíduos.

A confinação de resíduos industriais perigosos minerais, contendo pequenas percentagens de metais pesados, poderá ser uma opção aceitável: a sua inertização pela utilização de soluções relativamente baratas, com a incorporação em blocos de cimento, dificilmente originará grandes riscos ambientais, pois mesmo que esses blocos se venham a degradar ao fim de umas dezenas de anos, a libertação dos metais será sempre um processo muito lento, o que assegura que os teores dos elementos nocivos serão sempre muito baixos, assemelhando-se o processo ao arrastamento dos constituintes minerais das rochas devido à acção das águas e dos fenómenos naturais de erosão.

3.6 - Métodos térmicos

Tanto os tratamentos químicos como os físicos não apresentam geralmente, como se referiu, uma solução final para os produtos químicos perigosos. Quase todas as técnicas apresentadas anteriormente originam novos efluentes que são ambientalmente indesejáveis.

A destruição dos compostos orgânicos pode ser conseguida utilizando processos térmicos. Ao contrário das tecnologias biológicas, químicas e físicas, as técnicas de destruição pelo calor são muito menos dependentes da especificidade do produto a tratar. Enquanto os processos químicos exigem para cada tipo de produto condições particulares (tempo de contacto e regulação do meio onde ocorre a reacção, para além de reagentes adequados a cada caso), no tratamento térmico bastará garantir que determinadas temperaturas são atingidas durante um tempo mínimo, para se poder considerar que praticamente todas as moléculas orgânicas iniciais vão ser destruídas.

Em relação aos metais a situação é mais complexa: todos os metais introduzidos vão sair nos efluentes, sendo ainda possível que alguns se possam volatilizar durante o processo, o que poderá ocasionar efluentes gasosos se não forem tomadas medidas cautelares.

Se exceptuarmos os metais pesados, as técnicas térmicas são uma solução final para o problema dos resíduos perigosos, podendo as mesmas condições de condução do processo ser aplicadas a centenas de espécies químicas orgânicas.

Os objectivos a atingir serão normalmente três: destruir os componentes orgânicos dos resíduos, reduzir o seu volume e originar a produção de produtos sólidos e efluentes gasosos inócuos. As tecnologias de destruição térmica têm vindo a aumentar o número de instalações e a quantidade de resíduos tratados, na medida em que as exigências crescentes de preservação do ambiente têm tornado cada vez mais restritivo o uso de aterros.

A deposição em aterro de matéria orgânica com poder calorífico relevante representa, em termos globais, o desperdício de uma fonte energética com dois inconvenientes: gasto de recursos para tratar o resíduo e perda das potencialidades por este oferecidas de substituir recursos não renováveis, como é o caso dos combustíveis fósseis.

As técnicas de tratamento de resíduos permitem o tratamento de cargas sólidas, líquidas ou gasosas.

Podemos classificar genericamente os processos térmicos em três grupos: a incineração, isto é, combustão na presença de oxigénio; a gaseificação, que é uma combustão parcial com deficiência de oxigénio; e a pirólise, efectuada ao abrigo do ar. No caso da incineração os produtos finais mais importantes serão anidrido carbónico, óxidos de azoto (NO(índice x)), vapor de água e cinzas.

Nos processos de incineração o oxigénio é fornecido em excesso para permitir a combustão completa. A capacidade de destruição das moléculas orgânicas depende da temperatura atingida e do tempo de residência a alta temperatura. Admite-se que um mínimo de 850ºC durante pelo menos dois segundos, na presença de um mínimo de 6% de oxigénio em excesso, são necessários para destruir as moléculas orgânicas. No caso de incineração de resíduos perigosos com um teor superior a 1% de substâncias orgânicas halogenadas, expresso em cloro, a temperatura deverá atingir valores iguais ou superiores a 1100ºC durante pelo menos dois segundos (Brunner, 1994; Legislação europeia, 1994).

No tratamento por gaseificação pode-se usar várias alternativas de combustão incompleta, com produção de um gás combustível.

Nos tratamentos de pirólise, que abordaremos com maior detalhe, provoca-se a decomposição da matéria orgânica com formação de metano, monóxido de carbono e vapor de água. Estes gases combustíveis permitem obter energia térmica. Esta pode ser depois aproveitada para a produção de vapor que poderá ser transformado em electricidade.

Quanto às temperaturas atingidas há processos que utilizam temperaturas relativamente baixas (inferiores a 550ºC), enquanto outros utilizam temperaturas elevadas.

3.6.1 - Incineradores de infravermelhos

O uso de resistências eléctricas em atmosfera oxidante permite a decomposição de resíduos sólidos contendo matéria orgânica. Os gases produzidos são depois encaminhados para uma segunda câmara onde é efectuada a combustão completa. Os gases de combustão são finalmente submetidos a um tratamento de lavagem antes de serem lançados para o exterior. Um destes equipamentos foi construído experimentalmente pela Shirco Infrared Systems e aparentemente não se encontra comercializado (Waznick e Reisch, 1991).

Uma versão deste método, construída pela empresa K. Wastes com o objectivo de tratar efluentes da indústria petrolífera, utiliza uma técnica de centrifugação prévia das lamas contendo hidrocarbonetos, que são depois transportadas por uma tela metálica onde são aquecidas pelas resistências. Os hidrocarbonetos são vaporizados numa atmosfera pobre em oxigénio, sendo depois condensados e recuperados (Wentz, 1995).

3.6.2 - Gaseificação

É uma técnica eficiente para a redução significativa do volume de alguns tipos de resíduos. A sua aplicação ao tratamento de resíduos veio a retomar uma tecnologia desenvolvida a partir dos meados do século XIX para a produção de combustíveis gasosos para aplicações industriais. Este processo foi depois estendido à alimentação de automóveis, com a construção de equipamentos adaptados ao próprio veículo.

O processo de gaseificação envolve reacções entre o carbono da matéria orgânica e oxigénio com formação de anidrido carbónico, monóxido de carbono, metano e hidrogénio, o que origina uma mistura gasosa com baixo poder calorífico e ainda um líquido contendo matéria orgânica e um resíduo sólido. Existem várias alternativas de construção deste tipo de gasógenos: leito fixo vertical, leito fixo horizontal, leito fluidizado, leito múltiplo e forno rotativo.

Os gasogénios permitem alcançar níveis de emissões gasosas muito favoráveis mesmo quando usam sistemas de controlo simples (Tchobanoglous et al., 1993). O nível de emissão de VOC e partículas pode atingir valores muito baixos, mesmo usando apenas um ciclone para o tratamento de gases efluentes, como o sistema Puro X fabricado pela Union Carbide, que utiliza uma tecnologia de leito fixo vertical.

Alguns equipamentos de leito horizontal fixo começam por realizar a produção de gás numa primeira câmara, completando numa segunda câmara a combustão dos gases, que alimentam uma caldeira para produção de vapor. Estes equipamentos apresentam, contudo, alguns inconvenientes que os tornam de difícil aplicação para tratamento de resíduos provenientes de fontes diversas: a remoção das cinzas das câmaras de combustão é um dos problemas e muitos modelos não passaram de tentativas à escala piloto. Deve-se sublinhar que, embora muitos equipamentos não façam a combustão da matéria orgânica, a verdade é que produzem combustíveis gasosos que depois serão queimados (Staniewski, 1995), normalmente em caldeiras.

Da utilização dos gasogénios resultam, além dos gases, combustíveis líquidos contendo matéria orgânica e resíduos sólidos que terão depois de ser encaminhados para outros destinos.

A decomposição térmica dos compostos orgânicos vai absorver energia durante a combinação parcial com o oxigénio (gaseificação directa); estes processos podem por vezes confundir-se parcialmente com as técnicas de pirólise (decomposição ao abrigo do oxigénio).

Alternativamente à introdução de oxigénio, pode-se usar o vapor de água, que se vai combinar com os produtos orgânicos para originar a produção de gás combustível. Quando as reacções de gaseificação se dão com o emprego de oxigénio puro, as temperaturas atingidas, da ordem dos 2000.ºC, originam a fusão das cinzas, com produção de uma escória líquida.

Os efluentes líquidos e as cinzas, em particular se estiverem fundidas, ou seja, na forma de escórias, não apresentam em princípio problemas de eliminação. Os efluentes gasosos resultantes da combustão dos gases produzidos apresentam níveis muito baixos de dioxinas e furanos bem como de outros efluentes nocivos (VOC e partículas).

Os gasogénios continuam a ser equipamentos adequados para utilizar o carvão como fonte energética (Duffy e Nelson, 1997). Em particular os sistemas que promovem a dessulfuração dos gases são adequados para o uso de carvões com elevado teor de enxofre (DOEFE, 2000), sendo também alguns equipamentos utilizados para produzir electricidade a partir da biomassa (DOE, 1993).

Um processo de gaseificação em leito fluidizado utilizando vapor de água (Viking Gasification System) tem sido usado para o tratamento de resíduos industriais perigosos, nomeadamente contendo metais pesados (Environment Australia, 2000) que ficarão combinados com as cinzas.

A oxidação catalítica de hidrocarbonetos permite uma alternativa às tecnologias anteriores (CSW Corporation, 2000). Mais uma vez o resultado de operação é a produção de um gás combustível com a possibilidade de fixação nas escórias fundidas dos metais e dos constituintes inorgânicos da carga.

3.6.3 - Pirólise

Ao contrário da combustão e da gaseificação, em que a matéria orgânica reage com o oxigénio, na pirólise provoca-se a decomposição da matéria orgânica sem contacto com o ar, por aquecimento a temperaturas relativamente baixas, da ordem dos 430ºC, a pressões elevadas (CPEO, 1998), ou a temperaturas da ordem dos 800ºC como num estudo à escala piloto para o tratamento de resíduos de polímeros (Westerhout, 1996). A decomposição pode ser facilitada se a pressão for baixa como no sistema Pyrocycling (Enviro Access, 1995).

Os produtos resultantes da pirólise são:

ii) Líquidos do tipo alcatrão de hulha, ácido acético, metanol e hidrocarbonetos oxigenados;

iii) Sólidos, tipicamente um alcatrão essencialmente constituído por carbono e elementos residuais.

Os processos pirolíticos são endotérmicos, ao contrário do processo de gaseificação ou de incineração; é pois necessário fornecer externamente calor ao sistema para que a reacção de pirólise se possa processar. A formação de maiores ou menores quantidades de líquido ou gás depende da temperatura do processo.

Os equipamentos de pirólise têm sido usados industrialmente para a produção de carvão de madeira, coque a partir de carvão e gás combustível, a partir de fracções pesadas de petróleo.

Uma forma de aquecer os resíduos é utilizar sais fundidos (CPEO, 1998) que podem reter parte dos elementos residuais. O processo tem sido também usado para o tratamento de resíduos hospitalares contaminados (Statewide Medical Services, 2000) combinando um ciclo de aquecimento de alta temperatura (1200ºC) durante dezoito horas com um sistema de combustão dos gases formados. Uma alternativa é a associação do processo de pirólise ao aquecimento a alta temperatura por plasma (EBA, 1998), ou combinando a pirólise por plasma com a gaseificação (Camadro, 2000).

Para o tratamento de resíduos diversificados, à escala de uma instalação dedicada, as técnicas de pirólise não parecem ter alcançado grande desenvolvimento industrial. Os resíduos acabam por ser incinerados de forma indirecta, isto é, são decompostos e depois eliminados por combustão. A produção de resíduos sólidos e de líquidos contaminados pode constituir um problema suplementar de exploração.

No que diz respeito à produção de dioxinas/furanos, aparentemente não estão disponíveis estudos que permitam garantir inequivocamente uma vantagem nítida sobre as tecnologias de incineração mais avançadas nem com as técnicas mais simples de gaseificação.

3.6.4 - Incineradores de forno rotativo

Existe um grande número de variantes desta tecnologia. No essencial este processo é considerado uma técnica de incineração de alta temperatura podendo tratar resíduos sólidos, líquidos ou gasosos.

O sistema consiste num forno cilíndrico rotativo, inclinado, seguido de uma câmara de combustão final e de um sistema mais ou menos complexo de tratamento dos gases. A inclinação do forno permite que os resíduos vão caminhando ao longo do forno, enquanto que o movimento rotativo das paredes origina uma circulação constante da carga que facilita a sua combustão completa. Os resíduos são carregados na extremidade do forno no mesmo ponto em que podem ser utilizados queimadores auxiliares para fornecerem a energia necessária ao processo. Os produtos finais são gases de combustão, cinzas e água de lavagem dos gases.

Conforme a temperatura de trabalho, as cinzas podem sair num estado sólido mais ou menos disperso, ou atingir o estado líquido, originando assim uma massa de maior estabilidade térmica dentro do forno. Os incineradores que permitem fundir as escórias podem receber cargas em bidões, que acabarão por ser oxidados e incorporados nas escórias. A produção de uma escória viscosa pode originar o entupimento do forno.

Como a combustão na câmara rotativa não é geralmente completa, estes incineradores possuem normalmente uma segunda câmara de combustão, dita de pós-combustão, onde os gases acabam de ser queimados permitindo uma elevação da sua temperatura.

Na Europa os incineradores deste tipo tratam geralmente uma grande variedade de resíduos e exigem um parque de pré-tratamento da carga (v. preparação de combustíveis alternativos) e um aterro onde possam depositar os efluentes contaminados resultantes do processo de incineração. A recuperação de energia é feita pela produção de vapor que vai ser usado na produção de electricidade. Depois da câmara de pós-combustão, os gases têm de ser tratados de forma a eliminar os ácidos, algumas substâncias voláteis como mercúrio e substâncias orgânicas não totalmente destruídas no processo de queima. A parte de tratamento de gases constitui uma grande fracção da totalidade do sistema (v. capítulo 4).

Existem sistemas destes a operar na Alemanha, por exemplo a unidade instalada em Hesse com dois fornos rotativos e uma capacidade anual de 60000 t. A temperatura máxima atingida na câmara de pós-combustão é de 950ºC. Uma outra unidade encontra-se instalada em Ebenhausen, na Baviera, desde 1976, recebendo resíduos de cerca de 10000 empresas. A instalação permite o tratamento de PCB, visto atingir 1200ºC no forno rotativo, com um tempo de residência de três segundos. Apesar destas características, o teor máximo de cloro dos resíduos incinerados não pode ultrapassar os 10%.

Apesar dos sistemas de lavagem de gases, o estudo dos terrenos envolventes permitiu identificar teores elevados de Hg, Cd e Pb (Brunner, 1994).

Na Dinamarca, em Nyborg, opera desde 1975 uma incineradora que recebe resíduos de 21 estações de transferência. Um dos fornos rotativos não está equipado com um sistema de lavagem de ácidos, o que limita a sua capacidade de tratar resíduos com teores em cloro inferiores a 1%. Um novo forno está já provido de tratamento de gases ácidos, sendo operado a alta temperatura, 1400ºC, o que permite fundir os resíduos de combustão, e inclusive destruir os bidões de transporte.

Com algumas variantes existem instalações utilizando fornos rotativos em França (Sandouville, 1970; Saint Vulbas, 1975; MitryCompans, 1977; Limay, 1975), Finlândia (Riihimaki, 1985), Holanda, Suécia, Áustria, Noruega...

3.6.5 - Incinaradores de leito fluidizado

Trata-se de um sistema de incineração dedicada em que a carga é mantida em suspensão dentro de um forno vertical contendo um leito inerte cerâmico, ou grelhas de metal perfuradas. A suspensão das partículas é conseguida devido à grande velocidade de ascensão dos gases de combustão dos resíduos e de combustível auxiliar.

O tempo de retenção é longo, cinco a oito segundos (Wentz, 1995), permitindo a manutenção das partículas de resíduos até que a sua completa combustão a temperaturas entre 750ºC e 880ºC faça diminuir as suas dimensões, possibilitando o arrastamento pelos gases ascensionais. O sistema utiliza uma câmara secundária onde é completada a combustão. Os gases são depois submetidos a purificação usando sistemas de filtragem e lavagem.

Os resíduos podem estar na forma sólida, líquida ou gasosa, mas o seu controlo dimensional e a homogeneidade da densidade são fundamentais para garantir a estabilidade do processo.

Uma variante desta técnica utiliza velocidades muito altas capazes de obrigarem ao arrastamento das partículas sólidas até um ciclone de separação, onde os gases são separados e recirculados para a câmara anterior. Esta técnica permite trabalhar a temperaturas mais baixas do que o leito fluidizado, originando assim a produção de menores teores de NO(índice x).

3.6.6 - Técnicas de vitrificação

O uso de temperaturas muito elevadas permite que os sólidos resultantes da combustão possam ser fundidos. Este método permite imobilizar os metais pesados no meio de uma matriz vítrea, o que os torna particularmente estáveis perante os efeitos das águas pluviais, quando são posteriormente depositados em aterro. Uma destas técnicas (Camadro, 2000; EBA, 1998) utiliza uma tocha de plasma alimentada electricamente. Um pequeno fluxo de gás permite o estabelecimento do plasma por descarga de eléctrodos colocados na tocha. No extremo da tocha é injectado o material a destruir.

A temperatura máxima é altíssima (4000ºC a 7000ºC), o que permite fundir todos os metais e cerâmicos. O aquecimento da matéria orgânica origina a sua decomposição (pirólise). A injecção na zona de alta temperatura de água permite a gaseificação da matéria orgânica. O sistema consome água e energia eléctrica em grande escala: 650 kW/t de resíduos sólidos urbanos (Camadro, 2000). Produz uma mistura de gases combustíveis (H(índice 2), CO, CO(índice 2), N(índice 2)) e uma escória fundida totalmente vetrificada. Os gases, depois de sujeitos a um processo de lavagem e filtragem, podem ser utilizados como energia térmica e eventualmente empregues na produção de electricidade.

Balanço energético

Apesar do elevado consumo de energia eléctrica na produção do plasma, a combustão dos gases resultantes do processo de gaseificação permite a produção de energia eléctrica. O balanço energético final é positivo, da ordem dos 700 kW/t de resíduos urbanos (Camadro, 2000).

Os produtos retidos nos sistemas de lavagem (soda cáustica ou cal) podem ser introduzidos na câmara de tratamento, sendo assim incorporados nas escórias vitrificadas (RCLO, 2000). É assim possível ter apenas um único tipo de resíduo, a escória vitrificada.

Uma instalação deste tipo, dado o elevado consumo de energia eléctrica, faz sentido para o tratamento de grandes volumes de resíduos, tipicamente resíduos sólidos urbanos, acoplada a uma central termoeléctrica; trata-se portanto de uma solução alternativa às incineradoras de resíduos urbanos.

3.6.7 - Oxidação com ar húmido

É um processo de tratamento de baixa temperatura (200 - 350ºC), no qual água e ar são misturados a alta pressão (20-200 bar), com os resíduos orgânicos. A mistura é conduzida para um permutador de calor, onde se dá uma reacção de oxidação da matéria orgânica, com produção de calor. Os líquidos e gases resultantes desta reacção de oxidação a baixa temperatura são depois separados, sendo o seu calor sensível aproveitado no permutador de calor para aquecer a massa de ar/água/resíduos que vai continuar o processo.

Após uma separação dos gases e líquidos já arrefecidos, é necessário proceder ao tratamento dos efluentes que ainda podem conter algumas cargas orgânicas (Waznick e Reisch, 1994) tais como acetaldeído, acetona, ácido acético e metanol. Tratamentos com carvão activado podem completar o processo de purificação.

Resumindo os subcapítulos anteriores, poderemos dizer que as características essenciais das técnicas de tratamento térmico permitem trabalhar com uma grande variedade de resíduos, eliminando eficazmente a matéria orgânica. Apenas alguns destes processos possibilitam a inertização de metais pesados na forma de vidros, facilitando a sua posterior deposição em aterro. Todos os processos descritos necessitam de formas complexas de tratamento de gases, sendo particularmente sensíveis à presença de metais voláteis nas cargas a tratar.

3.6.8 - Condições de queima eficiente

A destruição de uma substância orgânica dentro de um forno depende fundamentalmente de dois tipos de parâmetros: características dessa substância e características do forno e da sua condução.

As principais características das substâncias são: a dimensão das partículas utilizadas no sistema de queima e o tempo necessário à sua completa volatilização e destruição, que está relacionado com a energia de activação necessária para a destruição das ligações químicas das moléculas.

A eficiência da destruição de um combustível num forno depende assim, em primeiro lugar, da capacidade do sistema de queima para destruir as maiores partículas nele introduzidas e também de a temperatura usada ser suficientemente elevada para fornecer a energia de activação necessária para a destruição das moléculas dessa substância e a formação de novas ligações.

As características das condições de queima dependerão, portanto, não só da temperatura atingida no forno, como do tempo de residência a uma temperatura suficientemente elevada para assegurar que 99,99% dos principais constituintes orgânicos perigosos, ou 99,9999% no caso de tratamento de resíduos especificados como contendo dioxinas/furanos, sejam destruídos ou removidos (USEPA, 1999e).