i Caracterização de escórias de incineração de resíduos urbanos e recuperação do vidro Hugo Tiago Antunes Jardim Dissertação para obtenção do Grau de Mestre Engenharia Geológica e de Minas Orientadora: Professora Doutora Maria Teresa da Cruz Carvalho Júri Presidente: Professor Doutor António Jorge Gonçalves de Sousa Orientadora: Professora Doutora Maria Teresa da Cruz Carvalho Vogal: Professora Doutora Ana Isabel Espinha da Silveira Dezembro de 2015
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Caracterização de escórias de incineração de resíduos ... · iv ABSTRACT Failure to comply with European targets for packaging glass recycling is considered to be a concern
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i
Caracterização de escórias de incineração de resíduos
urbanos e recuperação do vidro
Hugo Tiago Antunes Jardim
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre
Engenharia Geológica e de Minas
Orientadora: Professora Doutora Maria Teresa da Cruz Carvalho
Júri
Presidente: Professor Doutor António Jorge Gonçalves de Sousa
Orientadora: Professora Doutora Maria Teresa da Cruz Carvalho
Vogal: Professora Doutora Ana Isabel Espinha da Silveira
Dezembro de 2015
ii
AGRADECIMENTOS
A todos os que directa ou indirectamente me apoiaram na realização deste trabalho, em especial:
- à Professora Doutora Maria Teresa Carvalho, pela orientação científica, apoio, motivação e
dedicação;
- à Valorsul no papel do Sr. Diogo Vidal, Eng. Patrícia Santos, Sr. Paredes, Sr. Dinis e Gonçalo, pelo
apoio prestado, cortesia e disponibilidade cedida durante as visitas técnicas.
- ao André Vasconcelos e Helga Ferreira, pelo apoio no processamento das amostras e tratamento
estatístico;
- ao Sr. Paulo, pelo apoio no laboratório e conselhos técnicos;
- ao Prof. Doutor. Pedro Pina, pela orientação na temática da análise de imagem;
-os meus pais, irmãos e amigos, que sempre me apoiaram.
Os meus sinceros agradecimentos
iii
RESUMO
O incumprimento das metas europeias para a reciclagem de vidro de embalagem é assumido como
uma preocupação para Portugal. Como tal, a procura por soluções para recuperação de vidro tem
caracter urgente e prioritário. A recuperação de vidro a partir de produtos de incineração de resíduos
urbanos é uma possibilidade, dado que este produto contém vidro e tem como destino finala
deposição em aterro, não sofrendo qualquer valorização
Com esta dissertação pretende-se estudar a viabilidade para recuperar vidro contido nas escórias de
incineração. Como caso de estudo, utilizou-se a instalação de incineração da Valorsul, alimentada por
RU da região de Lisboa.
O estudo iniciou-se com uma pesquisa bibliográfica, seguida da caraterização das escórias em
granulometria e composição. Este produto tem calibre inferior a cerca de 16 mm, tendo a maioria das
partículas calibre entre 6 e 11 mm. Cerca de metade das amostras recolhidas eram constituídas por
cinzas, que ocorrem na fracção mais fina, 25% por vidro e 15% por pedras. A utilização do
equipamento RecGlass, no processamento das amostras recolhidas, permitiu concluir que é possível
separar fracção significativa do vidro das pedras, principal contaminante
Realizou-se trabalho experimental que incluiu a execução deum plano factorial de experiências, a fim
de identificar quais as variáveis operacionais do RecGlass (inclinação e velocidade da tela, altura de
queda e posição da alimentação) ou interacções entre elas, que mais influência exerciam sobre a
recuperação de vidro e de pedras nos produtos da separação tendo-se obtido uma solução óptima.
Observou-se que as variáveis operacionais que mais influenciaram os resultados do processo foram a
inclinação da tela e a altura de queda. Os valores destas variáveis que conduziram à solução óptima
foram: inclinação 20.3º, altura de queda 16 cm.
Os ensaios de validação da solução de optimização tiveram como resultados médios 56% de
recuperação de vidro e 30% de recuperação de pedras no concentrado de vidro. Os teores nestes
materiais neste produto foram, respectivamente, de 72% e 30%.
Procedeu-se ainda à realização de um estudo de análise de imagem para avaliação da diferença da
forma das partículas de vidro e pedras de forma a inferir a viabilidade de retratamento dos produtos
de separação de forma a ser aumentado a recuperação e o teor em vidro no concentrado de vidro. O
estudo mostrou que ainda que a diferença de circularidade das partículas dos dois materiais não seja
muito elevada, permite antever a possibilidade de melhoria na qualidade do produto (IC de 0.82 e 0.
74).
Palavras Chave: Recuperação de Vidro, RecGlass, Escórias de Incineração, Incineração, Resíduos
Urbanos (RU)
iv
ABSTRACT
Failure to comply with European targets for packaging glass recycling is considered to be a concern for
Portugal. As such, the search for solutions for recovering glass has an urgent priority character. The
glass recovery from municipal waste incineration products is a possibility, as this product contains
glass and its current destination is to be landfilled, not suffering any recovery.
With this dissertation is intended to study the feasibility to recover glass contained in the incineration
slag. As a case study, we used the incineration of Valorsul, fueled by RU of the Lisbon region.
The study began with a literature search, then the characterization of the slag in particle size and
composition. This product has size of less than about 16 mm, with most particles of size between 6
and 11 mm. About half of the collected samples consisted of ashes, occurring in the finer fraction of
25% glass and 15% by stones. The use of RecGlass equipment, processing the samples taken,
concluded that it is possible to separate significant fraction of glass stones, the main contaminant.
Carried out experimental work included the implementation of a factor plan experiments in order to
identify the operational variables from RecGlass (inclination and belt speed, drop height and feeding
position) or interactions between them that had more influence over glass and stones recovery and
product separation yielding an optimal solution. It was observed that the operational variables that
most influenced the results of the process were the screen tilt and height of fall. The values of these
variables that lead to the optimal solution were 20.3º inclination, drop height 16 cm.
Optimization solution validation tests had average results as 56% glass and 30% recovery of stones
recovery in the glass concentrate. The grade of these materials in this product were respectively 72%
and 30%.
An image analysis study was performed to evaluate the difference in the form of glass particles and
stones in order to infer the retreatment feasibility of separation products to increase glass recovery and
content in concentrate. The study showed that even though the roundness of the difference of the two
particulate materials is not very high, allows to foresee the possibility of improvement in product quality
RESUMO .................................................................................................................................................. iii
4.2 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA, CARACTERIZAÇÃO DOS PRODUTOS DE SEPARAÇÃO E AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS .................................................................................................. 40
Tabela 22- ANOVA para a recuperação de vidro, com o modelo seleccionado .................................... 52
Tabela 23 - Valores dos efeitos, soma dos quadrados e % de contribuição das variáveis manipuláveis
e interacções .......................................................................................................................................... 55
Tabela 24 - ANOVA para a recuperação de pedras, com o modelo factorial seleccionado .................. 55
Tabela 25 - Limites, superior e inferior, das variáveis, respostas e objectivo da função ...................... 57
Tabela 26 - Solução de optimização do processo.................................................................................. 57
Tabela 27 - Alimentação original vs alimentação nova, peso e composição ........................................ 58
Tabela 28 - Solução da validação de Recuperação de Vidro, ensaio 1, 2, média e variância .............. 58
Tabela 29 - Solução da validação de Recuperação de Pedras, ensaio 1, 2, média e variância ........... 58
Tabela 30 - Resultados obtidos no processamento com o RecGlass de amostras da Tratolixo e
Valnor, Dias (2013) e presente dissertação ........................................................................................... 59
Tabela 31– Resultados obtidos para os produtos de separação do ensaio 12 do plano factorial ......... 60
Tabela 32- IC e IF para partículas de vidro e pedras do produto concentrado e rejeitado, ensaio 12 do
plano factorial ......................................................................................................................................... 61
Lista de abreviaturas e símbolos
AI – Análise de Imagem
APA – Agência Portuguesa do Ambiente
CDR – Combustível Derivado de Resíduos
CERENA – Centro de Recursos Naturais e Ambiente
CEWEP - Confederation of European Waste-to-Energy Plants
CTRSU - Central de Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos
ECAL - Embalagens de cartão para alimentos líquidos
EM - Estados-Membros
GEE - Gases Efeito Estufa
ITVE - Instalação Tratamento e Valorização de Escórias
LC – Laboratório Construção
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil
REEE – Equipamentos eléctricos e electrónicos
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RU – Resíduos Urbanos
SGRU - Sistema de Gestão de Resíduos Urbanos
TMB - Tratamento Mecânico e Biológico
TMBr – Rejeitado Pesado do Tratamento Mecânico e Biológico
VLE - Valores Limite Exposição
1
INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS
A produção generalizada de resíduos é uma realidade global, que acompanha o Homem ao longo da
sua evolução, constituindo –se como uma forma de poluição e representando também uma
importante perda de recursos. Assim, ao nível da hierarquia de gestão de resíduos indiferenciados
atribui-se prioridade total à prevenção e redução da produção de resíduos e consumo de matérias-
primas. Só depois considera a reutilização, a reciclagem, a recuperação, o controlo da poluição e
finalmente a deposição adequada dos resíduos, devendo para a tomada de decisão ter-se em conta
aspectos económicos e sociais. As estratégias de prevenção passam por reduzir na produção de
embalagens, aumentar a durabilidade dos produtos e promover a reutilização generalizada de
materiais e produtos (Dias, 2011).
Figura 1 - Hierarquia de gestão de resíduos de acordo com a legislação europeia
(Fonte: Directiva 2008/98/CE)
A política da Comunidade Europeia (CE) e também a legislação nacional transposta das directivas
europeias, apresentam metas de reciclagem de resíduos de embalagem cada vez mais exigentes a
dar cumprimento a esta hierarquia de gestão de resíduos.
No que diz respeito aos resíduos urbanos indiferenciados e para atingir as metas de reciclagem
estabelecidas, Portugal apresenta diversas ferramentas, que na grande parte são as mais comuns e
utilizadas na maioria dos Países, como por exemplo:
Recolha selectiva – conjunto de contentores utilizados para depositar separadamente
materiais como papel / cartão, plástico, embalagens de vidro e pilhas os quais serão encaminhados
2
para reciclagem. A recolha seletiva depende da colaboração e esforço dos intervenientes na
separação de cada uma das embalagens recicláveis;
Valorização de resíduos orgânicos através de compostagem - degradação aeróbia da matéria
orgânica putrescível, processo que reduz o volume dos resíduos e a produção de composto
fertilizante;
Digestão anaeróbia de resíduo orgânico - degradação anaeróbia da matéria orgânica
putrescível, processo que permite a produção de energia sob a forma de biogás e composto
fertilizante;
Produção de combustível derivado de resíduo (CDR) - separação e homogeneização da
fracção com elevado poder calorífico para posterior utilização como combustível, permitindo a
produção de energia e recuperação de material;
Incineração - queima controlada de resíduos, permitindo a redução de volume dos resíduos
indiferenciados, eliminação de elementos patogênicos e produção de energia.
Segundo a APA, estima-se que em 2013 tenham sido encaminhados para aterro e incineração,
respetivamente, cerca de 387081 e 207760 toneladas de resíduos de embalagens, dos quais 5%
(45094 toneladas) em vidro. A deposição destes materiais em aterro sem valorização multimaterial
corresponde a uma perda gravosa de matérias-primas com pontecial de serem valorizadas, obrigando
ao consumo e exploração de novas matérias-primas, limitadas e por vezes escassas no meio
ambiente para satisfação das necessidades globais da sociedade.
Dias (2011) realizou um estudo de recuperação de vidro existente no rejeitado pesado de uma
instalação de tratamento mecânico e biológico (TMB), contudo não existem estudos realizados na
recuperação de vidro contido em escórias de incineração, que é o objectivo a presente dissertação.
3
1.2 OBJECTIVO E METODOLOGIA
A presente dissertação tem como objectivo principal o estudo da possibilidade de recuperação de
vidro contido nas escórias de incineração, que é actualmente enviado para aterro com os
consequentes danos ambientais e desperdício de matérias-primas.
Para tal procede-se à caracterização granulométrica e de composição de um conjunto de amostras
recolhidas nas instalações da Valorsul e à definição de uma solução para recuperação de vidro.
através da separação por forma. Utiliza-se o equipamento RecGlass, já utilizado em estudos
anteriores, para processamento de rejeitado pesado de TMB.
O processamento das amostras é constituído por duas fases: uma primeira com realização de
ensaios preliminares em que se manipula uma varável operacional de cada vex e uma segunda fase
com manipulação das mesmas, enquadrada no plano factorial de experiências, para obter uma
solução de optimização do sistema.
Para atingir o fim proposto, foi definida uma metodologia geral, que se apresenta em seguida:
a) Pesquisa bibliográfica do tema e de tecnologias para separação de vidro;
b) Caracterização da amostra;
c) Selecção do(s) método(s) e do(s) equipamento(s) para a valorização das escórias de
incineração;
d) Definição e execução de um plano experimental;
e) Análise dos resultados obtidos.
4
1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
Para além deste capítulo de carácter introdutório onde, entre outros, são definidos os objectivos e
realizada uma introdução do tema desenvolvido, esta dissertação encontra-se organizada em mais
quatro capítulos, num total de cinco:
Capítulo 2 – Estado da Arte
Esta fase inicial do trabalho compreende o conhecimento generalizado da situação actual de gestão
de resíduos em Portugal, destinos preferenciais, taxas de reciclagem, processos de incineração e
produtos, aplicabilidade das escórias de incineração e recuperação e reciclagem de vidro.
Capítulo 3 – Caracterização de Escórias de Incineração
Neste capítulo realiza-se uma descrição sucinta do caso de estudo, o método de amostragem
utilizado, bem como a caracterização realizadas em granulometria e composição das amostras
recolhidas.
Capítulo 4 – Recuperação de Vidro de Escórias de Incineração
Este capítulo inicia-se com a realização de um conjunto de ensaios preliminares no equipamento
RecGlass, para determinação da influência das variáveis operacionais na recuperação das espécies
nos produtos de separação. Procede-se seguidamente com realização de um plano factorial de
experiências, com manipulação das variáveis operacionais seleccionadas na fase anterior, com o
intuito de obter uma solução optimizada do sistema. A solução encontrada é por sua vez testada em
ambiente laboratorial para validação de resultados.
Na sequência dos resultados obtidos ao longo do capítulo é realiza-se uma adaptação prática do
estudo efectuado, ao contexto profissional em que a Valorsul se encontra, a fim de obter benefícios
econômicos adicionais, mediante a recuperação de vidro para a indústria recicladora. Apresenta-se
ainda os resultados de um ensaio de retratamento do produto rejeitado.
Capítulo 5 - Conclusões e Trabalho Futuro
Capítulo de carácter conclusivo sobre o trabalho efectuado e onde se propõe uma possível linha de
desenvolvimento para futuros trabalhos.
5
2 ESTADO DA ARTE
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2.1 INTRODUÇÃO
Neste capítulo descreve-se a situação actual dos resíduos em Portugal, o enquadramento legislativo
associado aos resíduos de embalagem, as vantagens e desvantagens da utilização do vidro tendo em
conta as suas principais especificações e limitações, e ainda o processo de incineração como
processo de gestão de resíduos, os seus produtos e aplicações. Serão efectuadas referências ao
longo do presente texto a estudos anteriores nos quais são determinadas as quantidades de vidro
ocorrente no rejeitado pesado do tratamento mecânico e biológico (TMBr) realizada com recuperação
de vidro e redução de contaminantes e outros com a utilização de escórias de incineração como fonte
de matéria – prima.
2.2 PRODUÇÃO DE RSU EM PORTUGAL
Os resíduos urbanos (RU) definem – se como “ resíduos provenientes de habitações, ou como outros
resíduos que, pela sua natureza ou composição, sejam semelhantes aos resíduos provenientes de
habitações” (Artigo 3º do Decreto-lei 73/2011, de 17 de Junho). Estes assumem especial relevância
no contexto da gestão global dos resíduos por apresentarem características que os distinguem dos
demais resíduos, quer na sua origem, volume de produção, composição ou modelos de gestão
(PERSU2020, 2014).
Em 2012, a quantidade de resíduos urbanos produzidos em Portugal foi de 4,8 milhões de toneladas,
o equivalente a 15% do total de resíduos gerados. Dos resíduos urbanos produzidos, 12% foram
encaminhados para valorização multimaterial, 16% para valorização orgânica, 18% para valorização
energética e os restantes 54% foram directamente encaminhados para aterro (APA, 2013).
Os resíduos urbanos indiferenciados (objecto da recolha selectiva) são constituídos por vários tipos
de materiais e produtos em fim de vida. Das frações que os compõem os materiais biodegradáveis
assumem especial relevância, integrando os materiais putrescíveis, os resíduos verdes, o
papel/cartão e as embalagens de cartão para alimentos líquidos (ECAL) que, no seu conjunto,
representam cerca de 55% em peso dos resíduos urbanos. Os resíduos urbanos, são ainda
constituídos por outro tipo de materiais, como plásticos, têxteis, vidro, metais, compósitos, cerâmicos
e igualmente produtos em fim de vida, colocados individamente nos contentores de resíduos
indiferenciados (e.g. REEE, pilhas e acumuladores, etc.) (PERSU2020, 2014).
Uma parte significativa dos resíduos urbanos, pode ser alvo de reutilização e valorização
material e, como tal, ser devolvida à economia como um recurso secundário. Neste âmbito, incluem-
se as frações dos materiais putrescíveis, verdes, vidro, compósitos, madeira, metais, papel e cartão e
plástico que, em 2012, representaram 73,4% dos resíduos urbanos produzidos em Portugal
(PERSU2020, 2014).
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2.3 ENQUADRAMENTO LEGISLATIVO
A portaria n.º 187-A/2014, de 17 de Setembro, aprovou o Plano Estratégico para os Resíduos
Urbanos para Portugal Continental, referente ao período 2014-2020 (PERSU2020). Este plano é o
novo instrumento de referência da política nacional para os resíduos urbanos, substituindo o anterior,
o PERSU II.
O PERSU2020 foi precedido de avaliação ambiental e estabelece os objectivos, as metas globais e
específicas por Sistema de Gestão de Resíduos Urbanos (SGRU) bem como as medidas a
implementar no quadro dos resíduos urbanos no período de 2014 a 2020. Adicionalmente, define a
estratégia que suporta a respectiva execução, contribuindo para o cumprimento das metas nacionais
e comunitárias nesta temática, em articulação com o projecto de Plano Nacional de Gestão de
Resíduos (PNGR), documento orientador da política nacional de resíduos para o mesmo período de
referência.
Entre as metas globais a atingir até 2020, assumem particular destaque:
Redução mínima na produção de resíduos por habitante de 10% em peso relativamente ao
valor verificado em 2012;
Redução de 63 para 35% na deposição em aterro dos resíduos urbanos biodegradáveis,
relativamente ao primeiro ano de referência (1995);
Aumento de 24 para 50% da taxa de preparação para reciclagem;
Garantir níveis de recolha selectiva de 47 kg/habitante/ano;
Os princípios gerais estabelecidos para o PERSU2020, são concretizados em objectivos que
fundamentam metas e medidas para os resíduos urbanos no período de 2014 e 2020, onde se
destacam:
A prevenção da produção e perigosidade dos RSU;
O aumento da preparação para reutilização, da reciclagem e da qualidade dos recicláveis;
A redução da deposição em aterro;
A valorização económica com o processamento dos materiais recicláveis e de outros
materiais provenientes dos resíduos urbanos.
A Directiva Quadro de Resíduos (Directiva 2008/98/CE), transposta pelo Decreto-Lei Nº73/2011, de
17 de Junho para a legislação nacional, estabelece uma clara hierarquia para a gestão de resíduos,
definindo qual o tipo de tratamento e destino preferencial de modo a minorar os impactos sobre o
ambiente e saúde humana (EU, 2008).
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A nível europeu, a gestão de embalagens e resíduos de embalagens define que “qualquer
embalagem ou material de embalagem abrangido pela definição de resíduo adoptada na legislação
em vigor aplicável a esta matéria, excluindo-se os resíduos de produção” é regulamentada
actualmente pela Directiva nº 2004/12/CE, do Parlamento Europeu e do Conselho de 11 de Fevereiro
(Belo, 2013). Nesta foram revistos os objectivos quantitativos de prevenção, valorização e reciclagem
para os resíduos de embalagens nos Estados-Membros (tabela 1).
Tabela 1 - Metas definidas na Directiva 2004/12/CE para a reciclagem de resíduos de embalagem
Resíduos de Embalagens Meta (%)
Madeira 15.0
Metais 50.0
Papel e Cartão 60.0
Plásticos 22.5
Vidro 60.0
Total 55.0
O Despacho n.º 7111/2015, de 29 de junho, define as metas de retoma para os Sistemas de Gestão
de Resíduos Urbanos (SGRU), no âmbito do Sistema Integrado de Gestão de Resíduos de
Embalagens (SIGRE), regulado pelo Decreto-Lei n.º 366-A/97, de 20 de dezembro (tabela 2)
Tabela 2 - Quantidade mínima necessária para cumprimento das metas de reciclagem de resíduos
Material Colocação no
Mercado (t)
Metas de
Reciclagem (%)
Quantidade mínima para o
cumprimento das metas (t)
Capitação mínima para o cumprimento
das metas (kg/hab/ano)(1)
Madeira 1 125 15 169 0.02
Metal 41 687 50 20 843 1.99
Papel e
Cartão(2) 139 974 60 83 985
8.03
Plástico(3) 140 921 22.5 35 230 3.37
Vidro 355 172 60 213 103 20.38
Global (4) 680 467 55 374 257 35.79
1- Para transformação dessa quantidade em capitação, foi utilizada a informação do INE referente à população média
residente em Portugal no ano de 2013 (10 457 295 habitantes);
2- Inclui todos os tipos de plástico;
3- A ECAL é contabilizada na meta do papel/cartão;
4- O valor global inclui embalagens de outros materiais que não os identificados no Quadro, pelo que os valores desta
linha não coincidem com a soma dos valores das linhas anteriores.
Tendo em conta a crescente apreensão provocada pelo aumento de instalações de unidades de
incineração na Europa, a UE introduziu em 2000 a Directiva 2000/76/EC, sobre incineração de
resíduos, de forma a proteger os cidadãos e o ambiente do impacte causado pelo aumento do
número de unidades deste tipo. Esta Directiva regulamenta a operação dos incineradores e co-
incineradores de resíduos e limita os valores de emissão de substâncias específicas.
Esta acção legislativa, pretende proteger os diferentes sistemas (ar, solo, águas superficiais e
subterrâneas) e minimizar os riscos para a saúde pública, resultantes da incineração de resíduos;
implementando e mantendo dentro das condições operacionais restritas, os requisitos técnicos e os
valores limite de emissão destas unidades (Coutinho & Mata, 2003).
As principais vantagens da incineração em detrimento da deposição em aterro passam pela
contribuição para a redução da quantidade de GEE emitidos e correspondente redução do passivo
ambiental (Assamoi & Lawryshyn, 2011). Todavia, os custos associados a esta solução de eliminação
são substancialmente maiores. O processo de incineração pressupõe elevados custos de
investimento, bem como custos operacionais elevados associados a transporte, utilização de gás
natural nas caldeiras, manutenção dispendiosa e utilização de mão-de-obra técnica especializada a
fim de garantir as condições de operacionais pressupostas.
2.5 INCINERAÇÃO: CONTEXTO PORTUGUÊS
A incineração de RU em Portugal é uma realidade presente desde o ínicio do século XXI.
Actualmente, encontram - se em funcionamento duas instalações industriais de grande capacidade
sediadas em Lisboa (Valorsul) e Porto (Lipor) e ainda uma de menor dimensão na Madeira
(Valorambiente).
No passado, a adopção deste tipo de solução para eliminação de resíduos esteve sempre envolta em
polémica, provocando exaltações das populações locais e a discussão entre especialistas e
ambientalistas que, com o apoio dos media através da publicação de notícias dissuadoras, impediam
tentativas de construção deste tipo de instalações. Porém, a sensibilização das povoações, as
manifestações de responsabilidade social e corporativa e a dinamização de especialistas nacionais e
internacionais possibilitaram a mudança de mentalidades e a desmistificação de ideias associadas à
incineração, culminando na sua aceitação (Valorsul, 2014).
Incineração na Lipor: A Lipor (Figura 3), sistema intermunicipalizado de gestão de resíduos do
grande Porto, integra 8 municípios – Porto, Espinho, Gondomar, Valongo, Matosinhos, Maia, Vila do
Conde e Póvoa do Varzim - servindo uma população aproximada de 1 milhão de habitantes e
abrangendo uma área de cerca 650 km2. A instalação de incineração entrou em funcionamento em
Janeiro de 2000 e, em 2014 foram incineradas na Lipor 384 mil toneladas de resíduos urbanos
indiferenciados, o que permitiu a produção de 170 GWh de energia eléctrica (Lipor, 2014).
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Figura 4 - Instalação de Incineração Lipor (Fonte: www.Lipor.pt)
Incineração na Valorsul: A Valorsul (Figura 5) é o sistema de gestão de resíduos da região de
Lisboa. Integra 19 municípios da Grande Lisboa e região Oeste, servindo uma população de 1.2
milhões de habitantes numa área de cerca de 596 km2. A produção de RU é cerca de 750 000
ton/ano. Entrou em funcionamento em Fevereiro de 2000 e em 2014 foram incineradas na Valorsul
562 mil toneladas de resíduos (Valorsul, 2014).
Figura 5 - Instalação de Incineração Valorsul (Fonte: www.valorsul.pt)
Incineração Valorambiente: A Valorambiente (Figura 6) é o sistema de gestão de resíduos da
região autónoma da Madeira. Este sistema integra os 11 municípios deste arquipélago e serve uma
população de 246 mil habitantes, numa área de 741 km2. A produção global de resíduos urbanos é de
173 000 ton/ano. Em 2013, foram incineradas 97 mil toneladas de resíduos (Valorambiente, 2013).
Figura 6 - Instalação de Incineração Valorambiente (Fonte:www.valorambiente.pt)
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2.6 PRODUTOS DE INCINERAÇÃO
Como qualquer actividade industrial ou processo de tratamento térmico ou físico-químico, o
tratamento de resíduos urbanos por incineração induz um conjunto de impactes ambientais. Os que
mais se destacam e se assumem como mais penalizantes são os produtos secundários produzidos
pela queima dos resíduos na câmara de combustão, nomeadamente as partículas sólidas existentes
nas cinzas volantes (fly ash) e as escórias (bottom ash).
CINZAS VOLANTES
Os gases de exaustão produzidos pelo processo de combustão são primariamente compostos por
dióxido de carbono, oxigénio, azoto e vapor de água. Dependendo da composição dos resíduos,
estes gases podem também conter constituintes indesejáveis, subprodutos do processo de
combustão, como são os gases ácidos (HCl, HF, SO2 e NOx), dioxinas e furanos, partículas
potencialmente contaminadas com metais condensados (Cd, Hg), compostos orgânicos não voláteis
e produtos da combustão incompleta dos resíduos, como por exemplo, o CO (Coutinho, M., 2003).
Os níveis que estes subprodutos podem atingir são variáveis e sempre dependentes do tipo de
tecnologia específica disponível em cada unidade, dependendo igualmente de outros factores
acessórios, como a composição dos resíduos, o tipo de sistema de incineração e de parâmetros de
operação como a temperatura e velocidade dos gases de exaustão (Coutinho, M., 2003).
ESCÓRIAS DE INCINERAÇÃO
As escórias (Figura 3) consistem num material não-combustível, residual do processo de queima dos
resíduos urbanos. O processo de recolha do material acontece no final da linha da instalação de
incineração pelo que o material se apresenta de forma heterogénea em calibre e composição. Os
constituintes deste material inerte são tipicamente pedras, vidro, porcelana, cerâmica, metais ferrosos
e não-ferrosos e as cinzas dos materiais combustíveis.
Figura 7 - Escórias de Incineração, Valorsul
15
Na Europa, em 2009, existiam um total de 449 instalações de incineração, com produção de energia
eléctrica que, para além do calor e energia, produziram cerca de 16 milhões de toneladas de
escórias. Esta quantidade de material produzido, traduz -se num problema de gestão, devido ao
aumento de custos inerentes ao tratamento, dadas as obrigações de tratamento, transporte e
posterior confinamento ou eliminação. Por estas razões, a solução de deposição final em aterro é
normalmente preferida pela grande maioria dos países (CEWEP, 2009).
Porém, na Europa, existe actualmente uma consciencialização diferente, dada a escassez de
depósitos e massas minerais e os objectivos existentes para a reciclagem e valorização de resíduos.
Assim, reconhece-se um grande potencial nas escórias, como fonte secundária de metais e matérias-
primas, incentivando-se a recuperação das mesmas através do seu tratamento. Vários estudos têm
vindo a ser realizados a partir das mesmas com objectivos de valorização das escórias como material
de agregado para construção (Valle-Zermeño, R. Del., et al, 2012). Os resultados têm sido
interessantes apontando para a utilização deste material em barragens de aterro, constituídas por
materiais inertes, dada a baixa concentração em metais pesados e baixas exigências em
propriedades mecânicas.
Em 2012, um estudo efectuado na Suiça, permitiu aferir quantidades expectáveis de ouro e prata
presente nas escórias de incineração (0.4 ± 0.2 mg/kg e 5.3 ± 0.7 mg/kg, respectivamente). Além
disso, a grande maioria de metais preciosos surge associada a ligas metálicas não-ferrosas, sendo
por isso recuperáveis (Morf et al, 2012).
Em Portugal, à semelhança do que ocorre em outros países desenvolvidos que recorrem à
incineração como solução de gestão de resíduos, procede – se à valorização de metais ferrosos e
metais não-ferrosos a partir de escórias de incineração. A tabela 4 resulta de um conjunto de valores
retirados dos relatórios de contas de 2014 da Lipor e Valorsul, expondo as quantidades totais de
escórias produzidas e processadas com respectiva concentração de metais ferrosos e não-ferrosos.
Tabela 4 – Quatidade de produtos obtidos a partir de escórias da Lipor e Valorsul
(Fonte: Valorsul, 2014 e Lipor, 2014)
Empresa Material Quantidade Processada (t)
2012 2013 2014
Lipor Escórias 73620 74812 67465
Metais Ferrosos 5667 5535 4750
ValorSul
Escórias 98595 122852 101428
Metais Ferrosos 2393 2849 2591
Metais Não-Ferrosos 719 980 725
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Estudos desenvolvidos numa instalação de incineração dinamarquesa apontam para eficiências de
recuperação para metais ferrosos e não-ferrosos de 85 e 61% mediante a utilização de separadores
magnéticos e separadores electromagnéticos por correntes de Foucault. É registado também um
potencial para a recuperação de terras-raras, porém, à data, existe falta de opções tecnológicas para
o desenvolvimento do processo (Allegrini et al, 2014).
Na actualidade, apesar dos estudos desenvolvidos, o destino final dado à fracção não-metálica das
escórias de incineração passa pela deposição em aterro ou utilização do seu material inerte como
cobertura, perdendo assim todo o potencial de valorização dos seus materiais constituintes.
2.7 RECUPERAÇÃO E RECICLAGEM VIDRO
O vidro é um material não-poroso que se obtem a partir da fusão completa de minerais a 1540ºC.
Este material pode resistir até temperaturas de 150ºC sem se deformar, sendo assim quase
infinitamente reciclável. Clarificando a questão, todas as embalagens de vidro, mesmo que
fragmentadas poderão ser transformadas em novos produtos apresentando sempre condições de
segurança para o armazenamento. A recuperação de vidro constitui uma enorme vantagem uma vez
que, no decorrer do processo de reciclagem, não existem alterações à sua qualidade. Deve-se ainda
salientar a importância da reciclagem de vidro para a redução do consumo de matérias-primas e
energia na obtenção de novos produtos.
A produção de vidro ocorre de 2 maneiras: a partir de matérias-primas ou com fundição de casco
como material de substituição. A segunda opção permite uma poupança de energia significativa (1%
por cada 4% de casco usado) e requer menor quantidade de matérias-primas (1 tonelada de casco
em oposição a 1.2 toneladas de novos materiais).
No entanto alguns desafios são apresentados na reciclagem do vidro: a separação dos diferentes
tipos de vidro e a separação dos contaminantes existentes. As duas situações poderão conduzir a um
aumento no consumo energético (no processo de fundição), danos no forno, culminando na produção
de peças de má qualidade) (FEVE, 2012).
A indústria vidreira requer casco “pronto-para-forno” como matéria-prima de substituição na produção
de embalagens de vidro, como fragmentos livres de contaminantes (cerâmicas, porcelana chinesa,
pedras, plásticos ou matéria orgânica). Assim, para o processo de reciclagem ocorrer, existe a
necessidade de aplicar processos de remoção dos contaminantes existentes e ainda de operações
acessórias que garantam a granulometria necessária à eficiência dos equipamentos ópticos usados
na descontaminação do vidro (FEVE, 2012).
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Na figura 8 são apresentadas as principais operações, usadas na remoção de contaminantes, com
intuito de evitar danos nos equipamentos e garantir qualidade no produto final de vidro (Vidrociclo,
2011):
Recepção do casco nas instalações;
Pré-selecção manual (1);
Classificação granulométrica (1);
Separação magnética (2);
Aspiração dos contaminantes leves (3);
Separação por correntes de Foucault, de elementos métalicos não-magnéticos (3);
Triagem óptica de elementos contaminantes não-transparentes (4);
Controlo de qualidade (5).
Figura 8 - Instalação de processamento e descontaminação de vidro (Fonte: http://www.bra.org)
Em Portugal existe um conjunto de especificações técnicas, fundamentais para a retoma de
resíduos de embalagem de vidro de embalagem provenientes da recolha selectiva com vista à
sua aceitação para posterior reciclagem. Na tabela 5 estão expressas as especificações
determinadas pelo Regulamento N.º1179/2012 da Comissão Europeia, a fim de poder ser
designado como matéria-prima secundária, bem como as especificações da SPV para a retoma
de casco de vidro em Portugal.
Tabela 5 - Especificações técnicas para a retoma de resíduos de embalagem de vidro, para a indústria vidreira e retomadores ( Fonte: Regulamento Nº.1179/2013 da Comissão Europeia e SPV, 2012)
Contaminantes Indústria Vidreira Retomadores de Vidro
Teor (%) Teor (%)
Infusíveis por casco de vidro:
> 1 mm 0,01 -
≤ 1 mm 0,15 -
≤ 40 mm - ≤ 0,05
> 40 mm - ≤ 0,5
Metais Ferrosos 0,005 ≤ 0,75
Metais Não-Ferrosos 0,006 ≤ 0,2
Matéria Orgânica 0,200 ≤ 0,5
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No que diz respeito aos contaminantes, as limitações de formulação dependem da proveniência pelo
que não são aceites os vidros provenientes de instalações hospitalares, de laboratórios de análises
clínicas ou de qualquer outra instituição do sector da saúde. Para além disso, não são aceites vidros
especiais, nomeadamente vidros aramados, os materiais cerâmicos, os plastificados, os
vitrocerâmicos, os pirex, os que incluam cristais de chumbo, o vidro opala, os vidros corados, os
vidros não-transparentes, os espelhos, as lâmpadas, os ecrâs de TV/PC e ainda os vidros de pára-
brisa. Ainda assim, além dos limites de cada grupo, o teor de outros contaminantes ou produtos
indesejados nunca poderá ser superior a 2% (SPV, 2012).
2.8 POTENCIAL PARA RECUPERAÇÃO DE VIDRO, A PARTIR DE RU
A tabela 6 expõe a caracterização realizada na central de tratamento de resíduos sólidos urbanos
(CTRSU) da Valorsul, para o ano de 2014, clarificando a distribuição por composição dos materiais
de alimentação da incineradora da empresa. A categoria de “Bio – Resíduos” com grande
percentagem de matéria orgânica assume maiores teores em peso (38.47%), seguido da categoria
“Papel e Cartão” (16.42%) e “Plásticos” (12.03%).
Tabela 6 - Caracterização física dos resíduos admitidos na CTRSU no ano 2014, Fonte: Valorsul
Categorida de Resíduos % em Peso
Bio - Resíduos 38.47
Papel e Cartão 16.42
Plásticos 12.03
Vidro 4.62
Têxteis 3.47
Compósitos 3.03
Metais 1.79
Madeiras 0.48
Resíduos Perigosos 0.12
Outros 1.56
A categoria de resíduos “vidro”, objecto do presente trabalho apresenta grande relevância sendo que
o teor médio de vidro assinalado toma o valor 4.62%.
Na tabela 7 poderá observar-se a análise de dados retirados dos relatórios de contas de 2014 das
empresas Lipor e Valorsul, da quantidade de RSU indiferenciados processados bem como uma
estimativa da quantidade de vidro. Não sendo conhecida a caracterização de RSU da Lipor, calculou-
se a quantidade de vidro com base no teor em vidro da alimentação da CTRSU da Valorsul,
assumindo que ambas as instalações têm o mesmo teor em vidro, referido na tabela 6.
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Tabela 7 - Quantidade de RSU indiferenciados presentes nas instalações da Lipor e Valorsul e vidro expectável (Fonte: Lipor e Valorsul, 2014)
Resíduos Incinerados (t) Vidro Expectável (t)
Lipor Valorsul Lipor Valorsul
347 173 562 000 16 039 25 964
Total 909 173 42003
Assim é estimado para o ano de 2014 um valor total de 42 003 toneladas de vidro foi depositado em
aterro com a perda do seu valor enquanto material.
A tabela 8 apresenta as conclusões de um estudo realizado por Máximo (2012) com a recuperação
de vidro estimada a partir do rejeitado pesado de TMB e dados da quantidade de vidro reciclado em
2011. São também apresentados os valores das metas de reciclagem de vidro definidos no Despacho
n.º 7111/2015, de 29 de Junho e quantidade de vidro expectável, presente nas escórias de
incineração (ver tabela7). Com recuperação do vidro presente nas escórias e do rejeitadao pesado de
TMB será possível atingir as metas europeias definidas.
Tabela 8 - Quantidades retomadas, metas e índice de cumprimento, para reciclagem de vidro
(Fonte: Máximo et al, 2012)
Tipo de Instalação Quantia Retomada (t) Meta (t) ID - Índice de Cumprimento (%)