Análise da aplicabilidade da Portaria 557 do Ministério das Cidades em estudos de viabilidade técnico-econômica para incineração com recuperação energética de resíduo sólido urbano no Brasil / Analysis of the applicability of Ordinance 557 of the Ministry of Cities in technical-economic feasibility studies for incineration with MSW energy recovery in Brazil

RESUMO Os estudos de viabilidade técnico econômica são elementos primordiais para a viabilização de projetos de saneamento, inclusive de incineração de resíduo sólido urbano com recuperação energética. O artigo teve como base os padrões para estudos de viabilidade técnico econômica conforme Portaria n° 557 do Ministério das Cidades, previstos na lei n° 11.445 que estabelece diretrizes nacionais para o saneamento básico. Foram realizadas visitas técnicas em quatro incineradores em operação na Suíça e dois em Portugal, com o objetivo de estabelecer um benchmarking para referenciar a análise da aplicação da Portaria, a identificação dos fatores críticos que dificultam a adoção dessa tecnologia no Brasil, assim como as ações necessárias para a viabilidade técnico-econômica do incinerador. Os principais fatores críticos identificados foram a localização da planta, o efeito Not in My Backyard, a concepção de conflito entre reciclagem e incineração, o elevado investimento inicial, o risco de adoção de tecnologias já superadas, a falta de experiência e mão de obra capacitada local, a variação e sazonalidade na alimentação de resíduo sólido urbano, a volatilidade do preço da energia no mercado, as receitas mínimas para viabilidade financeira, a adequação do arcabouço legal e a seleção de modelo de negócio adequado.

ABSTRACT Technical-economic feasibility studies are essential elements for making sanitation projects feasible, including projects of MSW incinerators with energy recovery. This article is based on the reference standards for technical-economic feasibility studies according to Ordinance No. 557 (2016) of the Ministry of Cities, provided for in Law No. 11.445, which establishes national guidelines for basic sanitation. Technical visits were carried out in four incinerators in Switzerland and two in Portugal in order to establish a benchmark to reference the analysis of the application of the Ordinance, the identification of critical factors that hinder the adoption of this technology in Brazil, as well as the necessary actions for technical-economic feasibility. The objective of this article is to propose an adaptation of the technical-economic feasibility studies model of the Ordinance for a MSW incinerator project with energy recovery, identifying the critical factors and actions related to the financial-economic viability that hinder the adoption of this technology in Brazil. The critical factors identified were the location of the plant, the Not in My Backyard effect, the concept of conflict between recycling and incineration, the high initial investment, the risk of adopting technologies that have already been overcome, the lack of experience and hands of qualified local work, variation and seasonality in MSW supply, volatility in the price of energy in the market, minimum revenues for financial viability, adequacy of the legal framework, and selection of an appropriate business model.

Análise do monitoramento ambiental da incineração de resíduos sólidos urbanos na Europa e a necessidade de alterações na legislação brasileira / Environmental monitoring analysis of municipal solid waste incineration in Europe and the needs for changes in brazilian legislation

RESUMO A incineração é uma tecnologia de tratamento térmico de resíduos sólidos cujo principal objetivo é a redução do volume e da massa dos resíduos a serem depositados em aterros. Os incineradores construídos nas últimas décadas trazem a possibilidade de recuperação energética dos resíduos, na forma de vapor e/ou energia elétrica, entretanto essa tecnologia ainda gera questionamentos sobre possíveis impactos ambientais relacionados às suas emissões. A incineração é regulada na Europa por legislação específica que, entre outras questões, obriga a divulgação de dados de monitoramento ambiental de incineradores. No presente trabalho, são analisados dados de emissões atmosféricas de incineradores associados à Confederation of European Waste-to-Energy Plants (CEWEP), por meio de buscas nos websites dos respectivos incineradores, em artigos científicos e relatórios técnicos. Foram examinados dados de monitoramento de todos os poluentes de medição contínua e periódica definidos na legislação da UE, em séries temporais de 2010 a 2017. Todos os valores médios anuais de emissões nos incineradores analisados estiveram abaixo dos limites definidos pela diretiva europeia, com pequena variação ao longo dos anos observados. A comparação dos padrões de emissão europeus com os brasileiros mostra a necessidade de mudança na legislação local referente à incineração para que, caso essa tecnologia seja implementada no Brasil, ela possa operar respeitando limites seguros, com garantia de minimização de impactos ao ambiente e às populações do entorno.

Abstract Incineration is a solid waste treatment technology whose main purpose is to reduce the volume and mass of the waste to be disposed of in landfills. The incinerators built in the last decades bring the possibility of energy recovery from waste, in the form of steam and/or electric energy. However, this technology still raises questions about possible environmental impacts related to its emissions. Incineration is regulated in Europe through specific legislation which, among other issues, requires the disclosure of environmental monitoring data for incinerators. In the present work, atmospheric emissions data from incinerators associated with the Confederation of European Waste-to-Energy Plants (CEWEP) are analyzed by searching the websites of the respective incinerators, scientific articles and technical reports. Monitoring data on all continuous and periodic measured pollutants defined in the legislation in time series from 2010 to 2017 were analyzed. All annual average emission values of the incinerators analyzed were below the limits defined by the European Union's Directive, with little variation over the observed years. The comparison of European with Brazilian emission standards shows the need for a change in local legislation on incineration so that, if this technology is implemented in Brazil, it will operate within safe limits, with a guarantee of minimizing impacts on the environment and surrounding populations.

Contribuições para a evolução do gerenciamento de resíduos sólidos urbanos no Brasil com base na experiência Européia / Contribution to the development of municipal solid waste management in Brazil based on European experience

RESUMO: Esse trabalho tem como objetivo apresentar dados relevantes sobre o gerenciamento de resíduos sólidos urbanos (RSU) na Europa de forma a se estabelecer paralelos e subsidiar a discussão no Brasil. É apresentada uma contextualização da situação atual da gestão dos resíduos sólidos urbanos no Brasil, onde os efeitos da Política Nacional de Resíduos Sólidos já se fazem sentir, sobretudo com o aumento da disposição final de RSU em aterros sanitários, predominantemente nas regiões metropolitanas. A reciclagem no país, em grande parte, ainda baseia-se na coleta informal por catadores ou na ação de organizações privadas. Na Europa, a partir da Diretiva 1999/31/EC, que estabeleceu metas para a disposição de resíduos em aterros sanitários, e da Diretiva 94/62/EC, sobre recolhimento de embalagens, a gestão de RSU se alterou profundamente. São apresentados dados das tecnologias predominantes de tratamento e disposição final de RSU e alguns mecanismos para implementação da mudança de cenário na Europa. O exemplo suíço é detalhado, mostrando como a cobrança de tarifas impulsiona as ações da população. É preciso reconhecer que o gerenciamento de resíduos sólidos urbanos RSU tem que ser planejado da coleta até o destino final, utilizando e integrando diferentes tecnologias de tratamento, ​​de acordo com as características locais. É relevante para o Brasil a avaliação criteriosa das soluções disponíveis, do ponto de vista técnico e operacional, considerando fortemente a sua aplicabilidade local.

ABSTRACT: This paper aims to present relevant data on municipal solid waste (MSW) management in Europe in order to establish parallel and support the discussion in Brazil. The current situation of municipal solid waste management in Brazil is presented. It is possible to see some consequences of the Brazilian National Solid Waste Policy, especially concerning the increase of MSW disposal in landfills, mostly in metropolitan areas. Recycling in the country is largely based on informal collection by waste pickers or action by private organizations. In Europe the MSW management has largely changed as consequence of the Directive 1999/31/EC, which set targets for waste disposal in landfills, and the Directive 94/62/EC, about packaging collection. This paper presents data about predominant MSW treatment and disposal technologies and some mechanisms applied to implementing the scenario changes in Europe. The Swiss example is detailed showing how the charging of fees drives people's actions. It must be recognized that the MSW management has to be planned from collection to final destination, using and integrating different treatment technologies, in accordance with local characteristics. It is relevant to Brazil a carefully evaluation, both technically and operationally, of the available solutions considering their local applicability.

Avaliação de impactos do efluente do tratamento combinado de lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos e esgoto doméstico sobre a biota aquática / Assessment of impacts of combined treatment of solid urban waste landfill leachate and sewage on aquatic biota

Foi monitorado o impacto do tratamento combinado de lixiviado e esgoto doméstico de uma estação de tratamento operando em escala piloto por processo de lodos ativados, sobre peixes do gênero Tilapia: Biomarcadores de toxicidade (concentração de metalotioneínas, atividade da acetilcolinesterase, metábolitos de HPA e presença de micronúcleos) foram utilizados na avaliação dos riscos de danos aos organismos aquáticos devido à interação com poluentes contidos nos efluentes pós-tratamento. A concentração de metalotioneínas não apresentou variação significativa entre os grupos expostos e de controle. A atividade da enzima acetilcolinesterase foi inibida em apenas um dos grupos expostos, indicando possível presença de agentes inibidores no efluente tratado. A avaliação dos metabólitos dos HPA naftaleno, pireno, benzo(a)pireno e 1-hidroxipireno sinalizou a provável presença desses compostos em ao menos um dos afluentes do tratamento combinado. As frequências de micronúcleos e outras anormalidade nucleares eritrocitárias também apontam para maior incidência de danos genotóxicos em células dos organismos expostos do que nos controles. O uso de biomarcadores mostrou-se importante para possibilitar uma avaliação de danos subletais presentes em organismos expostos à fonte de poluição estudada.

The impact on tilapia fish of combined treatment of landfill leachate and domestic sewage was monitored in a waste treatment plant that operated on a pilot scale using the activated sludge process. Biomarkers of sub-lethal toxicity were used to indicate the possibility of damage to organisms due to interaction with pollutants. The concentration of metallothioneins did not indicate the increased presence of metals in fish exposed than in control groups. Acetylcholinesterase enzyme activity was inhibited in only one of the exposed groups, indicating the possible presence of organophosphate and/or carbamate pesticides in treated effluent. The PAHs used as biomarkers (naphthalene, pyrene, benzo(a)pyrene and 1-hydroxypyrene) indicated that exposed fish had a greater absorption of PAHs than control groups of fish, indicating the likely presence of these compounds in at least one of the combined treatment effluents. The frequencies of micronuclei and other erythrocytic nuclear abnormalities also indicate greater genotoxic damage in cells of organisms exposed than in control groups. The use of biomarkers proved to be important to permit an evaluation of sub-lethal damage present in organisms exposed to the pollution source studied.

Tratamento combinado de lixiviado de aterros de resíduos sólidos urbanos e esgoto doméstico como alternativa para a solução de um grave problema ambiental e de saúde pública - revisão bibliográfica. / Co-treatment of municipal solid waste landfill leachate and domestic wastewater as an alternative solution to a serious environmental and public health problem - a literature review.

A disposição de lixiviados de aterros de resíduos sólidos urbanos é um grande problema de saúde ambiental, com impactos sobre a saúde das populações que vivem em áreas circunvizinhas, devido às características poluentes deste lixiviado. Uma opção é coletar e direcionar o lixiviado para estações de tratamento de esgotos, nas quais podem ser tratados conjuntamente com o esgoto doméstico. A viabilidade dessa opção depende da existência de rede coletora de esgotos próxima ao aterro e da capacidade da estação de tratamento em assimilar as cargas, sobretudo orgânica e nitrogenada, advindas do lixiviado. Este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre o tratamento combinado de lixiviado e esgoto doméstico. Os estudos realizados mostram que a quantidade limite de lixiviado a ser recebida em estações de tratamento, sem comprometer a qualidade do efluente final, não é fixa, dada a grande variabilidade da composição dos lixiviados. Entretanto, a maioria dos estudos não apresenta variações significativas de qualidade para efluentes do tratamento combinado com até 2% de volume de lixiviado.

The disposal of municipal solid waste landfill leachates is a major environmental health problem, with impacts on the health of people living in surrounding areas due to the characteristics of leachate pollutants. One option is to collect and direct the leachate to sewage treatment plants, where it can be co-treated with domestic sewage. The viability of this option depends on the existence of sewerage near the landfill and the treatment plant capacity to absorb the loads, especially organic and nitrogen, stemming from leachate. This paper presents a literature review on combined treatment of leachate and domestic sewage. Studies show that the quantity limit of leachate to be received on treatment plants, without compromising the quality of the final effluent, is not fixed, given the great variability in the composition of leachate. However, most studies present no significant variations in quality for effluent treatment combined with up to 2% of the volume of leachate.

Avaliação do tratamento combinado de lixiviado de aterros de resíduos sólidos urbanos e esgoto doméstico utilizando indicadores físico-químicos e biológicos / Evaluation of the combined treatment of landfill leachate from municipal solid waste and sewage indicators using physicochemical and biological

O tratamento e disposição de lixiviados de aterros de resíduos sólidos urbanos é um grande problema ambiental, com impactos sobre a saúde das populações que vivem em áreas circunvizinhas aos aterros, devido às características poluentes dos lixiviados. Uma solução adotada em muitos países é o tratamento combinado de lixiviado e esgoto doméstico em estações de tratamento de esgotos (ETE). A viabilidade dessa opção depende da capacidade da estação de tratamento em assimilar as cargas, sobretudo orgânica e nitrogenada, advindas do lixiviado. No presente trabalho, buscou-se avaliar a eficiência do tratamento combinado de lixiviado e esgoto doméstico por meio de indicadores biológicos de toxicidade aguda e sub-crônica e não somente por parâmetros físico-químicos de controle de poluição. Foi monitorado o tratamento do lixiviado do aterro do Morro do Céu combinado com esgoto doméstico na ETE Icaraí (Niterói – RJ) e em uma estação de tratamento em escala piloto. Os ensaios ecotoxicológicos agudos, realizados com peixes Danio rerio e microcrustáceos Daphnia similis, mostraram que, embora o lixiviado seja muito mais tóxico a esses organismos do que o esgoto, a mistura do lixiviado ao esgoto não resultou em um afluente ao tratamento mais tóxico do que o esgoto puro. Após o tratamento, o efluente da estação apresentou toxicidade a peixes reduzida em relação ao afluente da mesma e abaixo do limite estabelecido pela legislação ambiental. Não houve redução significativa de toxicidade a microcrustáceos no tratamento empregado na ETE. Biomarcadores indicadores de toxicidade sub-letal foram avaliados em peixes do tipo Tilápia. A concentração de Metalotioneínas não indicou maior presença de metais nos peixes expostos do que nos controles. A atividade da enzima Acetilcolinesterase foi inibida em apenas um dos grupos expostos, indicando possível presença de agrotóxicos organofosforados e/ou carbamatos no efluente tratado. Os HPA’s utilizados como biomarcadores (Naftaleno, Pireno, Benzo(a)pireno e 1-Hidroxipireno) indicaram que os peixes expostos tiveram maior absorção de HPA’s do que os peixes controles, sinalizando a provável presença desses compostos em ao menos um dos afluentes ao tratamento combinado. As frequências de Micronúcleos e outras anormalidade nucleares eritrocitárias também apontaram para maiores danos genotóxicos em células de organismos expostos do que nos controles.

Wetlands para tratamento de lixiviados de aterros sanitários: experiências no aterro sanitário de Piraí e no aterro metropolitano de Gramacho (RJ) / Landfill leachate treatment using wetlands: experiences in Piraí municipality solid waste landfill and Gramacho metropolitan solid waste landfill

O Grupo de Resíduos Sólidos do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental (PEAMB/UERJ) vem realizando, há cinco anos, pesquisas utilizando wetlands construídos em tratamento de lixiviados de aterros sanitários. Esses sistemas promovem a absorção de nutrientes pelas plantas e facilitam a degradação de material orgânico por microrganismos do solo e aderidos às raízes. Experiências desenvolvidas no Aterro Sanitário de Piraí mostram remoções, em termos de concentração de poluentes, de 41 por cento de DQO e 51 por cento de nitrogênio amoniacal. Os resultados obtidos no Aterro Metropolitano de Gramacho apresentam redução, em termos de carga de poluição, de 86 por cento de DQO e 89 por cento de nitrogênio amoniacal. Os sistemas implantados mostram-se boas alternativas no tratamento de lixiviados, sobretudo em regiões de clima tropical, onde as elevadas temperaturas potencializam a evapotranspiração.

The Group of Solid Waste of Environmental Engineering Program (PEAMB/UERJ) has been conducting research using constructed wetlands in landfill leachate treatment in the last five years. These systems promote the absorption of nutrients by the vegetation and facilitate the degradation of organic material by microorganisms in the soil and the ones adhered to the roots. Experiments carried out in Piraí Municipality Landfill show removal of pollutants about 41 percent of COD and 51 percent of ammonium nitrogen. The results obtained in Gramacho's landfill, present a reduction of 86 percent of COD load and 89 percent of ammonium nitrogen load. Wetlands seens to be a good alternative in the treatment of landfill leachate, especially in regions of tropical climate, where high temperatures improve effects of evapotranspiration.