Potential of wte plants in brazil’s northeastern: forecast and comparative analysis of environmental and energy sector impacts

Authors

  • Luiz Neto Paiva e Silva Muller Universidade Federal de São Carlos - UFSCAR
  • João Bosco Furtado Arruda Universidade Federal de Fortaleza - UFC
  • João José Hiluy Filho Universidade Federal de Fortaleza - UFC

DOI:

https://doi.org/10.14488/1676-1901.v18i4.2975

Keywords:

Municipal solid waste. WTE plants. Brazilian Northeast. Benefits

Abstract

The Municipal Solid Waste (MSW) management and electricity supply are concerns present in Brazil. At this juncture, the waste to energy plants (WTE) emerge as an alternative investment that could bring benefits to both the management of MSW, for the mitigation of environmental impacts, as for the Brazilian electricity sector. This work has the objective of analyzing in a comparative way future scenarios in Northeast’s MSW management considering investments in WTE plants. For this purpose, the impacts on the occupation of space for MSW management, the emissions of methane and carbonic gases, and the generation of energy in the region were projected through a quantitative method of modeling over a period of 20 years. The results highlight the potential benefits of WTE plants through the considerable increase in power generation and notable reduction on greenhouse gases (GHG) emissions and on the space occupancy.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Luiz Neto Paiva e Silva Muller, Universidade Federal de São Carlos - UFSCAR

Doutorando - Pós Graduação em Engenharia de Produção UFSCAR - Departamento de engenharia de pordução 

João Bosco Furtado Arruda, Universidade Federal de Fortaleza - UFC

Professor Titular do Departamento de Engenharia de Produção da UFC

João José Hiluy Filho, Universidade Federal de Fortaleza - UFC

Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Química da UFC

References

ABRELPE - Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil 2015. 2016. Disponível em: http://www.abrelpe.org.br/Panorama/panorama2015.pdf. Acesso em: 04 ago. 2017.

ABRELPE - Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil 2014. 2015. Disponível em: http://www.abrelpe.org.br/Panorama/panorama2014.pdf. Acesso em: 04 mai. 2017.

ABRELPE - Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil 2013. 2014. Disponível em: http://www.abrelpe.org.br/Panorama/panorama2013.pdf. Acesso em: 04 mai. 2017.

ABRELPE - Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil 2012. 2013.Disponível em: http://www.abrelpe.org.br/Panorama/panorama2012.pdf. Acesso em: 04 maio 2017.

ABRELPE - Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil 2011. 2012. Disponível em: http://a3p.jbrj.gov.br/pdf/ABRELPE%20Panorama%202001%20RSU-1.pdf. Acesso em: 04 mai. 2017.

ARRUDA, J. B. F. Estudos prospectivos sobre o desenvolvimento do Nordeste: Tema IV - Infraestrutura Econômica e Logística. IICA/BNB. Jun. 2014.

BHATTACHARYA, A.; ROMANI, M.; STERN. N. Infrastructure for development: meeting the challenge. Policy Brief. Global green growth institute. 2012. Disponível em: http://gggi.org/wp-content/uploads/2013/01/Policy+Brief_2013_pb1.pdf. Acesso em: 10 mai. 2017.

BRASIL. Ministério de Minas e Energia (MME) 2015a. Balanço Energético Nacional (BEN) 2015: Ano base 2014. Rio de Janeiro: Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Disponível em: https://ben.epe.gov.br/downloads/Relatorio_Final _BEN_2015.pdf. Acesso em: 16 mai. 2017.

BRASIL. Ministério de Minas e Energia (MME) 2015b. Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2015: Ano base 2014. Rio de Janeiro, 2015: Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Disponível em: http://www.epe.gov.br/AnuarioEstatisticodeEnergiaEletrica/Forms/Anurio.aspx. Acesso em: 18 mai. 2017.

BRASIL. Ministério de Minas e Energia (MME) 2015c. Estudos para a licitação da expansão da transmissão: Programa de Expansão da Transmissão (PET)/Plano de Expansão de Longo Prazo (PELP). Rio de Janeiro, 2015: Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Disponível em: http://www.epe.gov.br/Transmissao/Documents/EPE-DEE-RE-124_2015-rev0%20%28PET_PELP%202015-2020_2%C2%BA%20Semestre%29%20-%2031ago2015.pdf. Acesso em: 21 mai. 2017.

BRASIL. Ministério de Minas e Energia (MME) 2015d. Estudos para a licitação da expansão da transmissão: Estudo para Escoamento do Potencial Eólico dos Estados do Maranhão, Piauí e Ceará. Rio de Janeiro, 2015: Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Disponível em: http://www.epe.gov.br/Transmissao/Documents/EPE-DEE-RE-021-2015-rev0.pdf. Acesso em: 21 mai. 2017.

BRASIL. Ministério de Minas e Energia (MME) 2014a. Estudos para a licitação da expansão da transmissão: Expansão das interligações N–SE e NE–SE para atender a cenários extremos de exportação das regiões N e NE– concepção inicial de alternativas. Rio de Janeiro, 2014: Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Disponível em:

http://www.epe.gov.br/Transmissao/Documents/EPE-DEE-RE-146_2014-

rev0_INTERLIGACOES.PDF. Acesso em: 21 mai. 2017.

BRASIL. Ministério de Minas e Energia (MME) 2014b. Estudos para a licitação da expansão da transmissão: Aumento da Capacidade de Transmissão da Interligação Nordeste-Sudeste. Rio de Janeiro, 2014: Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Disponível em: http://www.epe.gov.br/Transmissao/Documents/EPE-DEE-RE-148_2014-rev1%28Aumento%20da%20Capacidade%20de%20Transmiss%C3%A3o%20da%20Interliga%C3%A7%C3%A3o%20Nordeste-Sudeste%29%20-%2008dez2014.pdf. Acesso em: 21 mai. 2017.

BRASIL. Ministério de Minas e Energia (MME) 2014c. Estudos para a licitação da expansão da transmissão: Estudo para Escoamento do Potencial Eólico da Área Leste da Região Nordeste. Rio de Janeiro, 2014: Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Disponível em: http://www.epe.gov.br/Transmissao/Documents/EPE-DEE-RE-147-2014-rev3%28Leste_NE%29-SMA.pdf . Acesso em: 21 mai. 2017.

BRASIL. Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Lei Federal Número 12.305 de 2010. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2010/lei/l12305.htm. Acesso em: 04 maio 2017.

BRUNNER, P. H.; RECHBERGER, H. Waste to energy: key element for

sustainable waste management. Waste Management. v.37, p. 3-12, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.02.003

CEWEP. Confederation of European Waste to Energy Plants. Heating and lighting the way to sustainable future: energy efficiency e climate protection. 2013. Disponível em: http://www.cewep.eu/m_1073. Acesso em: 16 de mai. 2017.

CICERI, H. N. Tecnologías emergentes para el tratamiento de residuos urbanos: el caso plasma térmico. Área de administración industrial e innovacion tecnológica. Departamento de Ingeniería Química, Facultad de Quimica, UNAM. 2014. Disponível em: http://informatica.fquim.unam.mx/ciceri/files/TECNOLOGIAS%20EMERGENTES%20PARA%20EL%20TRATAMIENTO%20DE%20LOS%20RESIDUOS%20URBANOS.pdf. Acesso em: 20 maio 2017.

CHEN, D.; YIN, L.; WANG, H.; HE, P. Pyrolysis technologies for municipal solid waste: a review. Waste Management. v.34, p. 2466-2486, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.08.004

CHO, H. S.; MOON, H. S.; KIM, J. Y. Effect of quantity and composition of waste on the prediction of annual methane potential from landfills. Bioresource Technology. v.109, p. 86–92, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.01.026

CORTEZ, L. A., LORA E. S., ALYARZA, J. A. C. Biomassa para energia. Editora Unicamp, 2008.

FEAM. Fundação Estadual do Meio Ambiente. Aproveitamento Energético de resíduos sólidos urbanos: guia de orientação para governos municipais de Minas Gerais. Fundação Estadual do Meio Ambiente. Belo Horizonte: FEAM, 2012.

FEAM. Fundação Estadual de Meio Ambiente. Estudo do estado da arte e análise de viabilidade técnica, econômica e ambiental da implantação de uma usina de tratamento térmico de resíduos sólidos urbanos com geração de energia elétrica no estado de Minas Gerais: Relatório 1 - Estado da arte do tratamento térmico de resíduos sólidos urbanos com geração de energia elétrica. 2. ed. Belo Horizonte, 2010. Disponível em: http://www.feam.br/images/stories/fean/relatorio%201%20%20estado%20da%20arte%20do%20tratamento%20termico.pdf. Acesso em: 17 mai. 2017.

IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Projeções 2013 população. 2013. Disponível em: http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/populacao/projecao_da_populacao/2013/default_tab.shtm. Acesso em: 17 mai. 2017.

JOHNKE, B. Emissions from waste incineration. Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories. Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC. p. 455-468, 2002.

JORNAL DA UNICAMP. Ideias acessas: edição especial sobre a crise energética. Universidade Estadual de Campinas - Unicamp. Campinas, julho de 2001, ANO XV, Nº 164. Disponível em: http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju /jornalPDF/ju164.pdf. Acesso em: 22 maio 2017.

KARANJEKAR, R. V.; BHATT, A.; ALTOUQUI, S.; JANGIKHATOONABAD, N.; DURAI, V.; SATTLER, M. L.; HOSSAIN, M.D. S.; CHEN, V. Estimating methane emissions from landfills based on rainfall, ambient temperature, and waste composition: the CLEEN model. Waste Management. v.46, p. 389-398, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.07.030

LOMBARDI, L.; CARNEVALE, E.; CORTI, A. A review of technologies and performances of thermal treatment systems for energy recovery from waste. Waste Management. v.37, p. 26-44, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.11.010

MASSARUTTO, A. Economic aspects of thermal treatment of solid waste in a sustainable WM system. Waste Management. v.37, p. 45-57, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.08.024

MORABITO, R.; PUREZA, V. – Modelagem e simulação. In MIGUEL, P. A. C. (coord.) - Metodologia de Pesquisa em Engenharia de Produção e Gestão de Operações. 2.ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012.

NOBRE, C. A; REID, J.; VEIGA, A. P. S. Fundamentos científicos das mudanças climáticas. São José dos Campos, SP: Rede Clima/INPE, 2012. 44 p.

OLIVEIRA, L. B.; ROSA, L P. Brazilian waste potential: energy, environmental, social and economic benefits. Energy policy. v.31, p. 1481-1491, 2003. DOI: https://doi.org/10.1016/S0301-4215(02)00204-5

RENTIZELAS, A. A.; TOLIS, A. I.; TATSIOPOULOS, I. P. Combined municipal solid waste and biomass system optimization for district energy applications. Waste Management. v.34, p.36-48, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.09.026

SILVA, E. R. S. Estimativa do potencial energético dos resíduos sólidos urbanos por diferentes rotas de tratamento. Tese (Pós-graduação em Energia) - Universidade Federal do ABC - Santo André – São Paulo, 2015.

SILVA, E. R.; JUNIOR, S. N. V.; TONELLI, J. T. C. L.; MARTINS, G. Estimativa do potencial de conversão energética de resíduos sólidos urbanos através do processo de incineração. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, v. 18, p. 09-16, 2014.

THEMELIS, N. J.; BARRIGA, M. E. D.; ESTEVEZ, P.; VELASCO, M. G. Guidebook for the application of waste to energy technologies in Latin America and the Caribbean. Earth Engineering Center, Columbia University. Julho, 2013. Disponível em: http://www.seas.columbia.edu/earth/wtert/files/WTEGuidebook_IDB.pdf. Acesso em: 15 mai. 2017.

TURNER, D.A.; KEMP, S.; WILLIAMS, I. Carbon footprinting in the UK waste management sector. Carbon Management. v.2, p. 677–690, 2011. DOI: https://doi.org/10.4155/cmt.11.67

USEPA – UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. LFG Energy Project Development Handbook, 2015. Disponível em: http://www.epa.gov/lmop/documents/pdfs/pdf_full.pdf. Acesso em: 14 mai. 2017.

USEPA - UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Landfill Gas Emissions Model v.3.02. 2005. Disponível em: <http://www.epa.gov/ttn/catc/dir1/landgem-v302.xls>. Acesso em: 09 de mai. 2017.

WASTE ATLAS. Interactive Map: WTE plants. Disponível em: http://www.atlas.d-waste.com/. Acesso em: 17 mai. 2017.

WORLD BANK. Countries: página institucional. 2014. Disponível em: http://www.worldbank.org/en/country. Acesso em: 02 mai. 2017.

WENJING, L.; ZHENHAN, D.; DONG, L.; JIMENEZ, L. M. C.; YANJUN, L.; HANWEN, G; HONGTAO, W. Characterization of odor emission on the working face of landfill and establishing of odorous compounds index. Waste Management. v.42, p. 74-81, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.04.030

YAP H.Y.; NIXON J.D. A multi-criteria analysis of options for energy recovery from municipal solid waste in India and the UK. Waste Management, v.46, p. 265-277, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.08.002

YOUNES, M. K.; NOPIAH, Z. M.; BASRI, N. E. A.; BASRI, H.; ABUSHAMMALA, M. F. M.; YOUNES, M. Y. Landfill area estimation based on integrated waste disposal options and solid waste forecasting using modified ANFIS model. Waste Management, v. 55, p. 3-11, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.10.020

Published

2018-12-15

How to Cite

Muller, L. N. P. e S., Arruda, J. B. F., & Hiluy Filho, J. J. (2018). Potential of wte plants in brazil’s northeastern: forecast and comparative analysis of environmental and energy sector impacts. Revista Produção Online, 18(4), 1374–1397. https://doi.org/10.14488/1676-1901.v18i4.2975

Issue

Section

Papers