O aumento da preocupação de soluções ambientalmente adequadas e energeticamente eficientes, aliado às recentes mudanças nas diretrizes políticas Brasileiras em relação à gestão e ao gerenciamento de resíduos sólidos e suas práticas de disposição final, permite a oportunidade de investigar a recuperação energética e o abatimento dos efluentes gerados por aterros sanitários. O presente trabalho explora, separadamente, o uso de modelo de previsão de produção de biogás baseado no decaimento de primeira ordem, e para a estimativa de produção de lixiviado, aplica-se o método do balanço hídrico (MBH). A partir de variação dos principais parâmetros de entrada de cada modelo, obtêm-se cenários de produção de biogás e estimativas da capacidade de geração máxima e mínima de lixiviado para o aterro sanitário de Guajuviras (Canoas - RS, Brasil). Tomando os resultados de geração de lixiviado e de biogás calculados, estima-se o potencial energético disponível e o desempenho de três diferentes sistemas de conversão energética propostos: geração elétrica por motogeradores, evaporação de lixiviado em regime de cogeração com motogeradores, motogeradores com trocadores de calor em regime de cogeração e sistema de evaporação de lixiviado (LES). Resultados obtidos para o período analisado, mostram que a produção elétrica do cenário mais conservador está na faixa entre 17.300 a 18.800 MWh, enquanto que a produção de energia elétrica do cenário otimista atinge valores entre 416.976 e 459.900 MWh. Já para a evaporação de lixiviado, os volumes evaporados em regime de cogeração variaram de 1 a 70% em relação ao volume de lixiviado gerado pelo aterro sanitário, enquanto que o LES, considerando o cenário otimista, foi capaz de evaporar 100% do lixiviado durante 18 anos. / The growing concern on environmentally suitable and energy efficient solutions allied with the recent changes in the Brazilian policies on the solid waste management and its final disposal practices, enables an opportunity to investigate the energy recovery and abatement of landfills emissions. The present work explores separately the utilization of 1st order decay model for assess the landfill gas (LFG) production, and applies the water budget method for prediction of leachate generation. Ranging the main input parameters on each model, were obtained distinct scenarios for LFG production and the maximum and minimum leachate generation capacity of Guajuviras landfill (Canoas- RS, Brazil). Based in the calculated results for leachate and LFG production were assessed the available energetic potential and the performance of three distinct energetic conversion systems: motogenerators, heat exchangers in cogeneration with motogenerators and leachate evaporation system (LES). Results for the analyzed period show that the electric generation for conservative scenario ranges between 17.300 to 18.800 MWh, whereas, the electricity production for more optimistic scenario ranges between 416.976 to 459.900 MWh. As for the leachate evaporation, the evaporated volume by the cogeneration system reaches values between 1 to 70% of the leachate produced by the landfill, whereas, the LES, considering the optimistic scenario, is able to evaporate all the generated leachate by the landfill among 18 years.

O aumento da preocupação de soluções ambientalmente adequadas e energeticamente eficientes, aliado às recentes mudanças nas diretrizes políticas Brasileiras em relação à gestão e ao gerenciamento de resíduos sólidos e suas práticas de disposição final, permite a oportunidade de investigar a recuperação energética e o abatimento dos efluentes gerados por aterros sanitários. O presente trabalho explora, separadamente, o uso de modelo de previsão de produção de biogás baseado no decaimento de primeira ordem, e para a estimativa de produção de lixiviado, aplica-se o método do balanço hídrico (MBH). A partir de variação dos principais parâmetros de entrada de cada modelo, obtêm-se cenários de produção de biogás e estimativas da capacidade de geração máxima e mínima de lixiviado para o aterro sanitário de Guajuviras (Canoas - RS, Brasil). Tomando os resultados de geração de lixiviado e de biogás calculados, estima-se o potencial energético disponível e o desempenho de três diferentes sistemas de conversão energética propostos: geração elétrica por motogeradores, evaporação de lixiviado em regime de cogeração com motogeradores, motogeradores com trocadores de calor em regime de cogeração e sistema de evaporação de lixiviado (LES). Resultados obtidos para o período analisado, mostram que a produção elétrica do cenário mais conservador está na faixa entre 17.300 a 18.800 MWh, enquanto que a produção de energia elétrica do cenário otimista atinge valores entre 416.976 e 459.900 MWh. Já para a evaporação de lixiviado, os volumes evaporados em regime de cogeração variaram de 1 a 70% em relação ao volume de lixiviado gerado pelo aterro sanitário, enquanto que o LES, considerando o cenário otimista, foi capaz de evaporar 100% do lixiviado durante 18 anos. / The growing concern on environmentally suitable and energy efficient solutions allied with the recent changes in the Brazilian policies on the solid waste management and its final disposal practices, enables an opportunity to investigate the energy recovery and abatement of landfills emissions. The present work explores separately the utilization of 1st order decay model for assess the landfill gas (LFG) production, and applies the water budget method for prediction of leachate generation. Ranging the main input parameters on each model, were obtained distinct scenarios for LFG production and the maximum and minimum leachate generation capacity of Guajuviras landfill (Canoas- RS, Brazil). Based in the calculated results for leachate and LFG production were assessed the available energetic potential and the performance of three distinct energetic conversion systems: motogenerators, heat exchangers in cogeneration with motogenerators and leachate evaporation system (LES). Results for the analyzed period show that the electric generation for conservative scenario ranges between 17.300 to 18.800 MWh, whereas, the electricity production for more optimistic scenario ranges between 416.976 to 459.900 MWh. As for the leachate evaporation, the evaporated volume by the cogeneration system reaches values between 1 to 70% of the leachate produced by the landfill, whereas, the LES, considering the optimistic scenario, is able to evaporate all the generated leachate by the landfill among 18 years.

O aumento da preocupação de soluções ambientalmente adequadas e energeticamente eficientes, aliado às recentes mudanças nas diretrizes políticas Brasileiras em relação à gestão e ao gerenciamento de resíduos sólidos e suas práticas de disposição final, permite a oportunidade de investigar a recuperação energética e o abatimento dos efluentes gerados por aterros sanitários. O presente trabalho explora, separadamente, o uso de modelo de previsão de produção de biogás baseado no decaimento de primeira ordem, e para a estimativa de produção de lixiviado, aplica-se o método do balanço hídrico (MBH). A partir de variação dos principais parâmetros de entrada de cada modelo, obtêm-se cenários de produção de biogás e estimativas da capacidade de geração máxima e mínima de lixiviado para o aterro sanitário de Guajuviras (Canoas - RS, Brasil). Tomando os resultados de geração de lixiviado e de biogás calculados, estima-se o potencial energético disponível e o desempenho de três diferentes sistemas de conversão energética propostos: geração elétrica por motogeradores, evaporação de lixiviado em regime de cogeração com motogeradores, motogeradores com trocadores de calor em regime de cogeração e sistema de evaporação de lixiviado (LES). Resultados obtidos para o período analisado, mostram que a produção elétrica do cenário mais conservador está na faixa entre 17.300 a 18.800 MWh, enquanto que a produção de energia elétrica do cenário otimista atinge valores entre 416.976 e 459.900 MWh. Já para a evaporação de lixiviado, os volumes evaporados em regime de cogeração variaram de 1 a 70% em relação ao volume de lixiviado gerado pelo aterro sanitário, enquanto que o LES, considerando o cenário otimista, foi capaz de evaporar 100% do lixiviado durante 18 anos. / The growing concern on environmentally suitable and energy efficient solutions allied with the recent changes in the Brazilian policies on the solid waste management and its final disposal practices, enables an opportunity to investigate the energy recovery and abatement of landfills emissions. The present work explores separately the utilization of 1st order decay model for assess the landfill gas (LFG) production, and applies the water budget method for prediction of leachate generation. Ranging the main input parameters on each model, were obtained distinct scenarios for LFG production and the maximum and minimum leachate generation capacity of Guajuviras landfill (Canoas- RS, Brazil). Based in the calculated results for leachate and LFG production were assessed the available energetic potential and the performance of three distinct energetic conversion systems: motogenerators, heat exchangers in cogeneration with motogenerators and leachate evaporation system (LES). Results for the analyzed period show that the electric generation for conservative scenario ranges between 17.300 to 18.800 MWh, whereas, the electricity production for more optimistic scenario ranges between 416.976 to 459.900 MWh. As for the leachate evaporation, the evaporated volume by the cogeneration system reaches values between 1 to 70% of the leachate produced by the landfill, whereas, the LES, considering the optimistic scenario, is able to evaporate all the generated leachate by the landfill among 18 years.

Orientadora: Profª. Drª. Ana Maria Pereira Neto / Coorientadora: Profª. Drª. Juliana Tófano de Campos Leite Toneli / Coorientador: Prof. Dr. Fábio Minoru Yamaji / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, Santo André, 2018. / O reuso e a reciclagem de produtos encontrados em resíduos sólidos urbanos (RSU) são preferíveis à recuperação energética, no entanto, não é possível reciclar e reutilizar 100% dos produtos. Quando a reciclagem e o reuso são inviáveis, dependendo das propriedades combustíveis dos produtos rejeitados, estes podem ser processados e empregados como combustível derivado de resíduo (CDR). Diante do exposto, este trabalho avaliou o potencial de recuperação energética de RSU oriundos do processo de triagem manual de produtos recicláveis (resíduos sólidos recicláveis descartados) da cidade de Santo André ¿ SP, visando o aproveitamento através do seu uso como CDR. As metodologias deste trabalho contemplaram a caracterização de resíduos descartados e incluíram visitas técnicas ao aterro sanitário do município para adequação da infraestrutura de coleta e processamento dos resíduos, e também o desenvolvimento de metodologia de preparo de amostras para análise elementar de cinzas em microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva de raios-X. Ressalta-se que a caracterização de resíduos sólidos recicláveis descartados de Santo André nunca fora realizada, o que confere importância das metodologias estabelecidas neste trabalho. Os resultados denotaram que os resíduos avaliados apresentam um excelente potencial de recuperação de energia (PCIbu de 19,86 MJ/kg, 79,70% de materiais voláteis e 8,87% de carbono fixo), com baixo teor de cloro nas cinzas de fundo (11,43%). Além disso, ao avaliar diferentes condições térmicas, observou-se que menores taxas de aquecimento e temperaturas máximas implicaram um maior teor de carvão para duas das condições avaliadas: 5 ºC/min; 400 ºC e 40 ºC/min; 400 ºC. Para as demais condições estudadas de maiores temperaturas máximas de reação (600 ºC), houve uma maior formação de gases e líquidos (óleos) como produtos da pirólise. Com relação à densificação, embora as amostras submetidas à briquetagem não tenham sofrido conformação, o emprego de resíduos sólidos recicláveis descartados como CDR é uma alternativa à destinação de RSU, promovendo recuperação de energia, proporcionando a redução dos passivos socioambientais acarretados pelo acúmulo de resíduos em aterros sanitários. / The reuse and recycling of products found in municipal solid waste (MSW) are preferable than energy recovery, however, it is not possible to recycle and reuse 100% of the products. When recycling and reuse are not feasible, depending on the fuel properties of these rejected products, they can be processed and used as refuse-derived fuel (RDF). Thus, this work evaluated the energy recovery potential of MSW obtained through manual sorting of recyclable products (discarded recyclable solid waste) of Santo André, SP, Brazil, aiming its use as RDF. The methodologies of this work contemplated the characterization of discarded wastes and included technical visits to the municipality landfill, for adjustment of waste collection and processing infrastructure. Also, it was developed a methodology for sample preparation aiming elemental analysis of ash using scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy. It is worth mentioning that the characterization of discarded recyclable solid waste of Santo André has never been performed, which gives importance of the methodologies established in this study. Results showed that the evaluated residues presented an excellent potential for energy recovery (LHVwb of 19.86 MJ/kg, 79.70% of volatile matter and 8.87% of fixed carbon), with low chlorine content in the bottom ash (11.43%). In addition, when evaluating different thermal conditions, it was observed that lower heating rates and maximum temperatures imply a higher carbon content for two conditions: 5 ºC/min; 400 ºC and 40 ºC/min; 400 ºC. For the other studied conditions of higher maximum reaction temperatures (600 ºC), there was a higher formation of gases and liquids (oils) as pyrolysis products. Regarding densification, although the samples submitted to briquetting have not undergone conformation, the use of discarded recyclable solid waste as RDF is an alternative to the destination of MSW, promoting energy recovery, and providing a reduction of socioenvironmental liabilities caused by accumulation of wastes in landfills.