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Usina de Gaseificação por Plasma
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Layout
À título de curiosidade segue um layout de uma usina de gaseificação por plasma, onde o lixo é processado, passando do estado sólido diretamente para o plasma.
Existem no mundo duas usinas em operação, onde é processado cerca de 300t de lixo por dia, gerando aproximadamente 8MW/h.
Usinas construídas com esta tecnologia conseguem processar lixos radioativos e resíduos de usinas nucleares.
Introdução
A Palavra lixo é derivada do
termo latim “lix” e significa “cinza”. No dicionário a palavra é definida como tudo que é
imprestável, imundície, coisas velhas, sem valor.
De modo geral, lixo é todo
acumulo de detritos domésticos e industriais não biodegradáveis na água no solo
e no ar, potenciais promotores de danos ao meio ambiente e de doenças aos seres
humanos. Normalmente se apresenta no estado sólido, semi-sólido ou semi-líquido
(desde que o conteúdo líquido seja insuficiente para que este líquido possa
fluir livremente).
Contudo, este conceito de lixo
como algo inútil mudou e hoje o que era problema está virando solução – geração
de energia a partir do lixo – geração ou recuperação!
Se considerarmos o volume de
rejeitos gerado nas cidades brasileiro por dia, o lixo passa ser então em
grande negocio!
Durante a última década, a
quantidade de lixo sólido recuperado (reciclado ou transformado em adubo)
aumentou mais de 1100%, de 5,6 milhões para 69,9 milhões de toneladas no total.
A combustão (incineração) também é usada para reduzir o volume do lixo antes do
descarte. Aproximadamente 33,7 milhões de toneladas (14,5%) do lixo sólido
municipal foram incineradas em 2000. Dessa quantia, cerca de 2,3 milhões de
toneladas foi incinerado para obtenção de energia, um processo que extrai
energia da combustão do lixo, para uso em outras atividades.
Comparativamente o cenário no
Brasil de acordo com a Pesquisa Nacional de Saneamento Básico – PNSB – 2000
realizada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE foram
gerados 228,4 mil toneladas de lixo por dia, o equivalente a mais de 83 milhões
de toneladas anuais. Por sua vez com base nos mesmos dados estimou-se que perto
de 157 mil toneladas por dia são de lixo domiciliar e comercial, o equivalente
a mais de 57 milhões de toneladas por ano.
Do total de resíduos descartados
em residências e indústrias, apenas 4.300 toneladas, ou aproximadamente 2% do
total, foram destinadas à coleta seletiva. Quase 50 mil toneladas de resíduos
são despejadas todos os dias em lixões a céu aberto, o que representa um risco
à saúde e ao meio ambiente. O lixo mais útil para a geração de energia e o lixo
seco e orgânico que é composto em geral por papeis, plásticos, couros tratados,
tecidos, madeiras, isopor, parafina, espumas, e cortiças.
O lixo orgânico é todo lixo que
tem origem animal ou vegetal, podem-se incluir restos de alimentos, folhas,
sementes, restos de carne e ossos, papéis, madeira, galhos de árvores, cabelo
humano, pelo de animais, e tecidos. Este tipo de lixo é considerado poluente e,
quando acumulado, o lixo orgânico pode produzir mal cheiro, em geral devido a
decomposição destes produtos. Caso não haja cuidados especiais com o
armazenamento desses resíduos, cria-se um ambiente propicio ao desenvolvimento
de microorganismos que muitas vezes podem ser agentes causadores de doenças.
Instalações de gaseificação por plasma
Atualmente, existem somente duas indústrias de plasma comerciais que processam MSW, e elas estão no Japão. Em 1999, a Hitachi Metals executaram um plano piloto em Yoshii, Japão. Esta indústria era modesta, processando menos de 20 toneladas por dia de MSW. O sucesso da operacionalização da indústria impulsionou o desenvolvimento de mais duas outras no Japão. O programa piloto terminou em 2004 e a Hitachi Metals desativou a indústria.
 Fotos cedidas pelo Georgia Tech Research Institute A capacidade de plasma de Mihama-Mikata |
A indústria no parque industrial Mihama-Mikata começou a operar em 2002. Ela pode processar mais de 24 toneladas por dia de MSW e quatro toneladas por dia de barro de tratamento de esgoto. Dado que a indústria é relativamente pequena, ela não produz gás de síntese para combustível. Entretanto, ela produz vapor e água quente, que são usados como energia e geração de calor no parque industrial. A indústria usa um sistema de resfriamento a água para a escória fundida e separa os nódulos de metal para vendê-los como sucata. A areia é misturada com o concreto para ser usada em blocos de pavimentação.
 Foto cedida por Westinghouse Plasma Corporation (em inglês) A indústria de plasma de Eco Valley Utashinai |
A indústria de gaseificação por plasma em Utashinai, Japão também começou a processar MSW em 2002. O desenho original da aparelhagem determinou sua capacidade em torno de 170 toneladas por dia de MSW e de resíduos automotivos (ASR). Hoje o aparelho processa aproximadamente 300 toneladas por dia. O aparelho gera mais de 7.9 megawatt/hora (MW/h) de eletricidade, enviando aproximadamente 4.3 MW/h de volta à rede elétrica.
A gaseificação por plasma também é utilizada para projetos de manipulação de lixo especializados. Em Bordeaux, França, aparelhos desenhados pela Europlasma são utilizados para derreter amianto ou vitrificar partículas de cinzas que resultam do uso de incineradores para destruir o lixo. As cinzas podem conter materiais perigosos e tradicionalmente têm sido armazenadas em aterros sanitários especializados. Usando um maçarico de plasma, a Europlasma pode converter as cinzas em escória, onde os metais leves e outros materiais perigosos se tornam inertes.
Instalações do futuro
Uma instalação de demonstração construída em Israel pela Environmental Energy Resources, Ltda. está programada para se converter em uma instalação de tratamento de lixo comercial. A Rússia também expressou interesse nas instalações de gaseificação por plasma e atualmente utiliza aparelhagens de plasma para tratar lixo nuclear de nível baixo em uma indústria nos arredores de Moscou.
Nos Estados Unidos, uma firma com sede em Atlanta, Estado americano da Górgia, chamada GeoPlasma está trabalhando com o Condado de St. Lucie na Flórida para construir e operar a indústria de gaseificação por plasma. Esta indústria processaria todo o resíduo do condado e começaria a aposentar o aterro de lixo existente. Uma vez construída, a indústria será capaz de processar mais de 1000 toneladas de lixo por dia e gerar 67 MW/h por dia, como uma produção líquida de 33 MW/h.
A GeoPlasma criou um desenho modular para a indústria, com duas câmaras de gaseificação por plasma que podem processar 500 toneladas por dia. O desenho modular permite expansões futuras - o plano proposto é de aumentar a capacidade para 3.000 toneladas por dia depois de poucos anos de operação. Os engenheiros prevêem que dentro de 18 anos, o aterro de lixo existente será completamente fechado e tratado. A eletricidade gerada pela indústria será mais do que suficiente para alimentar 98 mil casas na região.
Muitas regiões dos Estados Unidos estão começando a olhar para a gaseificação por plasma como um modo de administrar o resíduo. Muitas companhias como a GeoPlasma, StarTech, Recovered Energy, Inc. e Plasco Energy Group são pioneiras em levar esta tecnologia para o uso comercial. Considerando que o projeto do Condado de St. Lucie é um sucesso, nós talvez veremos mais dessas instalações em funcionamento.
A tecnologia do arco de plasma tem sido usada em vários campos há décadas. Experimentos no uso do plasma para o controle do resíduo começaram na década de 80. Com todos os benefícios dos conversores de plasma, por que somente agora vemos estas instalações sendo construídas? Na próxima página, veremos por que levou décadas para esta tecnologia passar da experimentação à implementação.
Segue abaixo um vídeo do Discovery Channel sobre o assunto:
Bibliografia
- Site HowStuffWorks acessado em 02/06/2013 às 10:25AM
- Palestra UERJ - Tecnologia do Plasma, março 2011
- R. Rogers, Hydrogen production by Gaseification of Municipal Solid Waste, Technical Report, Laurence Livermore National Laboratory, 1994, CA (USA).
