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Type: Tese
Title: Análise do ciclo de vida de cenários para o tratamento de resíduos sólidos urbanos na região metropolitana de Fortaleza/Ce, Brasil: tecnologia WASTE-TO-ENERGY
Title in English: Analysis of the life cycle of scenarios for the treatment of urban solid waste in the metropolitan region of Fortaleza/Ce, Brazil: WASTE-TO-ENERGY technology
Authors: Lima, Auceliane André da Silva
Advisor: Stefanutti, Ronaldo
Keywords in Brazilian Portuguese : Resíduos sólidos - Reaproveitamento;Desenvolvimento sustentável;Impacto ambiental - Fortaleza;Biogás
Keywords in English : Solid waste - Reuse;Sustainable development;Environmental impact - Fortaleza;Biogas
Issue Date: 2024
Citation: LIMA, Auceliane André da Silva. Análise do ciclo de vida de cenários para o tratamento de resíduos sólidos urbanos na região metropolitana de Fortaleza/Ce, Brasil: tecnologia WASTE-TO-ENERGY. 2024. 105 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil - Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: A gestão de resíduos sólidos é um desafio significativo para países em desenvolvimento, como o Brasil, e é particularmente crítica na região Nordeste. Nesse contexto, esta tese investiga soluções sustentáveis de gestão de resíduos em Fortaleza, uma das maiores cidades da região nordeste, analisando o ciclo de vida e contemplando tecnologias waste-to-energy, com foco no tratamento mecânico para seleção de recicláveis e produção de CDR. Estruturada em três capítulos, a tese aborda uma revisão da literatura com base em artigos científicos e relatórios técnicos de órgãos governamentais sobre o potencial de produção de CDR e seu coprocessamento na indústria de cimento, englobando aspectos globais e nacionais, além de abordar a perspectiva da gestão de resíduos sólidos do Brasil. O segundo capítulo contempla a análise de ciclo de vida (ACV), realizada com o software openLCA e o banco de dados ecoinvent, adaptando o modelo ao contexto brasileiro com informações locais específicas. Foram analisados cinco cenários para o tratamento de resíduos da coleta domiciliar da cidade. O cenário C1 (considerado como cenário base) representa o sistema de gestão de resíduos sólidos municipais de Fortaleza na atualidade via tratamento em aterro sanitário com recuperação de biogás. O cenário C2 é semelhante ao cenário C1, o seu diferencial é inclusão do tratamento mecânico para separação de recicláveis e produção de CDR que é encaminhado para a indústria de cimento, o cenário C3 contempla a incineração dos resíduos para geração de energia elétrica, o cenário C4 é semelhante ao cenário C2 com a diferença de que o CDR é enviado para incineração para a geração de energia ao invés de uso na indústria de cimento; o cenário C5 contempla o tratamento dos resíduos em aterro sanitário, no entanto sem o sistema de recuperação de biogás. A avaliação dos resultados indica que o cenário C2 é o mais favorável, apresentando maior crédito ambiental. Mesmo quando analisamos subcenários com diferentes taxas de recicláveis e CDR observamos menores impactos em relação ao cenário atual. A comparação dos cenários C2 e C4 indica que uso do CDR como combustível alternativo na indústria de cimento tem impacto menor na categoria de mudança climática do que seu uso para geração de energia elétrica por incineração. A comparação entre os cenários C1 e C5 indica que com a implementação do sistema de captação de biogás no aterro sanitário, há uma redução de cerca de 40% nas emissões de CO2-Eq, contudo, outros indicadores apresentaram maiores encargos ambientais o que demonstra que apenas essa pratica não é suficiente para atingir uma gestão de resíduos verdadeiramente sustentável. Por outro lado, indicadores financeiros, como a taxa interna de retorno e valor presente líquido, indicam que a viabilidade econômica do tratamento mecânico depende fortemente de altos volumes de materiais recicláveis. Neste estudo, o custo de aquisição do equipamento tecnológico, estimado de uma empresa alemã, representa a maior parcela do investimento total.
Abstract: Solid waste management poses a significant challenge for developing countries, such as Brazil, and is particularly critical in the Northeast region. In this context, this thesis investigates sustainable waste management solutions in Fortaleza, one of the largest cities in the Northeast region, analyzing the life cycle and considering waste-to-energy technologies, focusing on mechanical treatment for the selection of recyclables and the production of RDF (Refuse- Derived Fuel). Structured in three chapters, the thesis discusses a literature review based on scientific articles and technical reports from government bodies about the potential for RDF production and its co-processing in the cement industry, covering global and national aspects, in addition to addressing the perspective of solid waste management in Brazil. The second chapter contemplates life cycle analysis (LCA), conducted with the openLCA software and the ecoinvent database, adapting the model to the Brazilian context with specific local information. Five scenarios for the treatment of municipal solid waste from the city's household collection were analyzed. Scenario C1 (considered the baseline scenario) represents the current municipal solid waste management system in Fortaleza via treatment in a sanitary landfill with biogas recovery. Scenario C2 is similar to scenario C1, its differential being the inclusion of mechanical treatment for the separation of recyclables and production of RDF that is sent to the cement industry, scenario C3 contemplates the incineration of waste for the generation of electricity, scenario C4 is similar to scenario C2 with the difference that the RDF is sent for incineration for energy generation instead of use in the cement industry; scenario C5 contemplates the treatment of waste in a sanitary landfill, however without the biogas recovery system. The evaluation of the results indicates that scenario C2 is the most favorable, presenting greater environmental credit. Even when analyzing sub-scenarios with different rates of recyclables and RDF, we observe lower impacts compared to the current scenario. The comparison of scenarios C2 and C4 indicates that the use of RDF as an alternative fuel in the cement industry has a lesser impact on the climate change category than its use for electric energy generation through incineration. The comparison between scenarios C1 and C5 indicates that with the implementation of the biogas capture system in the landfill, there is a reduction of about 40% in CO2-Eq emissions, however, other indicators showed higher environmental burdens, which demonstrates that this practice alone is not sufficient to achieve truly sustainable waste management. On the other hand, financial indicators, such as the internal rate of return and net present value, indicate that the economic viability of mechanical treatment strongly depends on high volumes of recyclable materials. In this study, the cost of acquiring the technological equipment, estimated from a German company, represents the largest share of the total investment.
Description in Brazilian Portuguese: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em:https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78294
Author's ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9888-5019
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/4075076272951571
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6776-0413
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/2381599257044388
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DEHA - Teses defendidas na UFC

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