Introdução:
DIAGNOSTICO COMPARATIVO DE 02 TECNOLOGIAS MAIS PROMISSORAS PARA APROVEITAMENTO DE RSU URBANO “BRUTO” NÃO PRÉ-CATADO E/OU BIOMASSAS (ESTES RESÍDUOS SUJOS COM 50% A 60% UMIDADE) E/OU FEZES ANIMAIS E HUMANAS (ESTAS COM 60% ATÉ 90% UMIDADE) NA GERAÇÃO CONTINUA DE ELETRICIDADE E/OU PRODUÇÃO DE AQUECIMENTO E/OU DE REFRIGERAÇÃO URBANA E RURAL – (COMPARATIVOS ENTRE BIODIGESTOR URBANO OU RURAL LENTO – 17 A 42 DIAS - EM GRANDE VOLUME E EM LONA EMBORRACHADA OU SIMILAR “VERSUS” SINGASEIFICADOR IDEM, MAS RÁPIDO – 10 A 20 MINUTOS – EM MINI/PEQUENO VOLUME E EM AÇO ESPECIAL) – AUTOR: PROF. PESQUISADOR E INVENTOR INPI: CLÍMACO CEZAR DE SOUZA DA VIVAMELHOR AMBIENTAL ABADIÂNIA- GO LTDA.
Diagnóstico Comparativo:
Excetuando as queimas de biomassas, seus resíduos, detritos e sobras de alimentos, ainda liberadas no meio rural (nunca de RSU), com fins mais térmicos, mas com alta produção de CO2 e outros gases incontroláveis - mais os atuais nefastos aterros sanitários - sem duvidas melhores do que os lixões a céu aberto –, mas caríssimos para todos, com curta vida útil de apenas 12 a 15 anos, com derramamentos sequentes e de muito contaminantes para as aguadas mais solos e subsolos, mais suas muitas perfurações incontroláveis; todos altamente produtores do perigoso metano e de outros gases contaminantes do ar ou provocantes do efeito estufa - destacam-se energeticamente e como limpeza ambiental real e sustentável, quando bem conduzidas, apenas 02 tecnologias gasosas, com suas vantagens e desvantagens aqui comparadas: em primeiro, a antiga produção de biogás em biodigestores e, em segundo, a produção moderníssima e de singás ou gás de síntese.
1) TEORES MÉDIOS DOS COMPONENTES COMBUSTÍVEIS, HOJE AINDA DITOS COMO SUJOS, MAIS DE SEUS PROCESSAMENTOS, OPERAÇÕES E RENDIMENTOS COMPARADOS-
Em média e a partir do RSU não pré-catado (sem coleta seletiva anterior, esta muito empobrecedora), aqui considerado bruto (pelo menos 2.600 kcal/kg) por ser mediano a rico em matérias-primas ditas como sujas (pela maior ordem de riqueza térmica latente e a processar: pneus, borrachas, plásticos, papelão, embalagens de leite, papel, podas de arvores e de gramados, lixo de escritórios, lixo de ruas, lixo orgânico caseiro, fezes animais e humanas, esgotos etc., todas devidamente sem metais, vidros grandes), temos o SINGÁS OU GÁS DE SÍNTESE OU GÁS BASE DE HIDROGÊNIO OU GÁS DE PLASMA TÉRMICO OU DO ANTIGO GASOGÊNIO VEICULAR QUANDO AINDA APENAS DE CARVÃO - uma tecnologia ANTIGA, agora renovada/muito melhorada/purificada e já até para a produção de combustíveis sintéticos limpos (processo Fischer-Tropsch) –, mas AINDA somente mais usada nos EUA mais no Japão, China, Índia e partes modernas da Inglaterra, Alemanha e Holanda e para muitas produções térmicas/refrigerações reversas e, sobretudo, elétricas (seja pela sua queima imediata, após as obrigatórias, rápidas e baratas purificações, em moto geradores especiais (ciclo Otto ou ciclo Diesel/Bosch) ou melhor para reaquecimentos continuados e rapidíssimos de modernos fluidos térmicos circulantes por até 22 horas/dia entre 370º C e 950º C para produção continuada de muita água quente caseira e/ou industrial e/ou produção em transferidores de calor de muito vapor energizável para o ciclo Rankine).
Quando bem produzido/purificado, para gerar cada 01 KWh nos modernos motogeradores (possível até 2.000 KWh desta forma e até 10.000 KWh/planta, quando via fluido térmico circulante) precisa-se apenas de 2,5 m3 de singás de qualidade, a ser obtido a partir de tais matérias-primas sujas – à razão de apenas 1,5 kg/hora para gerar 01/KWh - já pré-desidratada para apenas 14% de umidade, mesmo que pobres em energia latente pelo alto teor de orgânicos (como o lixo de comunidades pobres e com apenas 850 kcal/kg), formando uma pasta altamente energética e chamada de rdf – “refused derivative fuel” - e contendo, pelo menos 2.600 kcal/kg, de forma direta e/ou enriquecida localmente com pneus velhos, resíduos de borrachas, papel, papelão, plásticos, podas de arvores e de gramados etc.. e bem pré-misturada.
Tal singás contem teor médio (comprovados no exterior e no Brasil em diversas medições por Universidades e empresas especializadas em fornecer em gases industriais ou outros usos), em torno de 40% de hidrogênio nos bons projetos (este considerado como a energia do futuro, inclusive para automóveis) mais cerca de 8%-12% de metano mais pequeno % variável, cfe. o tipo e a qualidade/efetividade dos projetos - e suas destinações/portes - de alguns resíduos químicos (um pouco de alcatrão e de lignina em projetos deficientes) mais muitos gasosos, a lavar e limpar imediata/previamente em “scrubbers” especiais mais a purificar em filtros especiais quase automáticos, tudo cfe. exigências do IBAMA e Leis ambientais para tanto.
Por outro lado, temos o antigo BIOGÁS, tanto provindo de modernos biodigestores, como dos terríveis aterros sanitários e com teores inversos, quando provindo de lixo urbano ou d aterros, de 55% a 80% de metano mais até 42% de C02 mais de 02-10% de hidrogênio mais demais resíduos gasosos contaminantes como enxofre, nitritos etc., todos a bem lavar/purificar imediatamente (mesmas exigências do singás, conforme acima), só que neste caso de forma muito mais cara pelas tecnologias externas e internas empregadas, isto é, antes das queimas nos motogeradores - vide abaixo.
Por uma serie de motivos, inclusive certa enganação econômica e mais socioambiental das normas e exigências da ONU, tais biodigestores lentos e volumosos para produzir 10 m3 de biogás por dia exige-se processar de forma bem lenta 160 a 200 kg de lixo/dia, igual até 0,2 t./dia. Beneficamente, segundo, diagnósticos da Lei americana de proteção ambiental, com 1,0 t. de resíduos de alimentos produz-se 375 m3 de gás metano (não de biogás já purificado, pois o rendimento final é baixo). Contudo, por regra geral, segundo diversos diagnósticos, com cada 01 m3 de biogás de boa qualidade consegue-se gerar nos motogeradores especiais apenas cerca de 2,5 KWh constantes, ou seja, cada tal volume acima de 10 m3, por exemplo, somente consegue-se gerar 4,0 KWh constantes. Assim, para atender uma demanda média horaria de apenas 01 casa com 5 pessoas no horário do consumo de elevado pico - cerca de 3 horas/dia em geral entre 18:00 e 21:00 h/dia e de 750 KWh a 1.000 KWh (embora a media diária de consumo da classe média no Brasil seja apenas de 330 KWh em 24 horas/residência, segundo a ANEEL ante até 1.200 KWh nos ricos dos EUA, p. exe.) - há que se deter elevado volume de carga gasosa e/ou elétrica já estocada, no caso gasoso em silos pulmão e/ou em alta pressão e com diversos moto geradores imediatos somados e/ou em banco de baterias e/ou, ao constante e até fundamental, auxilio externo/socorro muito caro provindo da rede já ligada, e com tal biogás já limpo/purificado e a ser produzido/biodigerido de forma bem lenta e a partir de grandes volumes diários de lixo bem preparado/selecionado por residência isolada ou conjunto ou condomínio/vila ou agroindústria/prédio etc...
Pela média acima de consumo horário de 330 KWh seria necessário queimar biogás já purificado provindo de 2,3 t./hora de lixo/hora/residência. Se for com biogás apenas de fezes (não de lixo urbano ou sobras de alimentos biomassas etc. para eletrificar tal residência classe média com tal consumo, fora do pico, de 330 KWh, infelizmente, seriam necessários processar elevados volumes fezes de 3.750 suínos adultos em terminação ou de 30 mil humanos, segundo cálculos da BGS de Curitiba-PR, uma empresa fabricante e altamente especializada em equipamentos para biogás – vide tabela 01 de https://www.bgsequipamentos.com.br/calculo-da-producao-de-biogas/.
Além disso, conforme exigências ambientais dos muitos órgãos há altíssimos custos com as muitas filtragens/purificações previas/eliminações adequadas dos muitos contaminantes contidos em tal biogás dos melhores sistemas, ou a serem liberados criminosamente pelos aterros puncionáveis - não só do CO2 – altamente maléficos para o ar, águas, solo, subsolo, biomas, biosfera etc., isto quando, realmente, ocorrem e instalados com investimentos iniciais, apenas nestes itens, de até o dobro do valor necessário a investir somente no biodigestor “em si” e, pior, com as frequentes medições temporais, até diárias, necessárias/programadas mais seus caros custos operacionais e de manutenção, o que reduz muito os lucros finais das produções de eletricidade/aquecimento/refrigeração reversa, ao tempo que amplia muito seus custos totais. Desta forma, mesmo assim, eles ainda são muito utilizados na Alemanha, Itália, Espanha etc., mas a maioria é para a produção de aquecimento (competindo hoje com os caros gases russo e ucraniano, ao contrario dos EUA, onde o gás natural ainda fica bem mais barato do que o biogás) ou para a pretensa obtenção de resíduos finais muito pobres para usos substitutivos agrícolas, como o biochar, chorumes, biofertilizantes pobres e até como material de construção.
2) TEMPO DE PRODUÇÃO E DE PROCESSAMENTOS/GERAÇÕES, QUANDO (AINDA) EM MOTO-GERADORES ELÉTRICOS ESPECIAIS POR CICLO OTTO, ESTES EM GERAL, COM GERAÇÃO DE ATÉ 20 KWH OU POR CICLO DIESEL/BOSCH (GERAÇÃO ACIMA DE 20 KWH ATE 5.000 KWH ATÉ ATINGIR SEU OBJETIVO FINAL
Enquanto o singás é formado entre 10 e 20 minutos (e depois purificado e queimado imediatamente) nas modernas maquinas/equipamentos a maioria do exterior (todas em aço especial altamente resistente térmico e às corrosões/contaminações) nos EUA, China e Índia etc.., fabricadas por empresas moderníssimas, mas caríssimas (e sem garantir peças de reposição e treinamentos no Brasil ou América latina), como Westinghouse, Mitsubishi, Haiqi, Outotec, Eqtec, Fraunhoffer, Lurgi etc.., para gerar de 5 MWh a 300 MWh com lixos/resíduos de grandes cidade (havendo, contudo, algumas mini/pequenas/médias muito eficientes e baratas nos EUA, China e Índia, estas para gerar de 1 MWh - 5 MWh/máquina, consumindo uma razão de até 2,5 t./hora de lixo mais pobre e seco por 01 MWh gerado ou de 5,0 t./hora de lixo bruto e com 50% umidade), o biogás tem transito muito lento nos modernos biodigestores, em lona ou borracha especial, demora entre 17 dias (com enzimas e micróbios adequados) e 42 dias (sem) para ser produzido, o que exige equipamentos de grande porte e altos volumes, tanto para produzir, como para estocar e, sobretudo, gerar (estes com preços altíssimos, devido às necessárias e severas diversas purificações anteriores) o que muito encarece e retarda tais sistemas antigos(há diversos tipos com diferentes custos e eficiências e seus níveis de riscos de perfurações/derramamentos/explosões etc.., inclusive os modernos do Canadá e Alemanha).
3) TEORES FINAIS NECESSÁRIOS DOS GASES PARA PRODUÇÕES DE BONS AQUECIMENTOS/REFRIGERAÇÕES REVERSAS, GERAÇÃO ELÉTRICA ETC.. –
Tanto o singás, como o biogás e o GNV, estes em baixa pressão e baixos volumes, têm valores energéticos finais próximos e entre 6.000 a 7.000 kcal/kg, mas que ficam distantes do caríssimo (proporcionalmente), pesado e altamente pressionado GLP, com carga de 12.000 kcal/kg. Neste ponto, não é qualquer lixo urbano ou biomassas que serve para a produção de singás (ao contrario do biogás), pois quanto maior a riqueza orgânica, pior é a riqueza calorifica final do lixo urbano ou rural. Em comunidades pobres, o lixo urbano bruto pode deter apenas 800 kcal/kg, ante a necessidade mínima de 2.600 kcal/kg para singás, o que exige que ele seja bem pré-desidratado rapidamente para 14% de umidade (em terreiros, ou melhor, em máquinas especiais e baratas - tipo CDDM - da China e Índia, ainda inexistentes no Brasil como necessárias, também pelo seu elevadíssimo resultado ambiental imediato na devolução de muita água local) mais bem pré-misturados mais bem pré-enriquecidos (até com lixo urbano de outras cidades ou pneus ou podas de arvores, gramados, capins etc..). Nos biodigestores, também há que se ter um severo controle da umidade e, sobretudo, dos conteúdos a processar (retirada de pedras, areias, metais, pedaços de madeira, pneus, borrachas, plásticos, etc.., todos retardadores biológicos e causadores de sérios danos internos).
4) EFICIÊNCIAS LIQUIDAS REAIS, CUSTOS E RESULTADOS FINANCEIROS COMPARADOS –
É obvio que se trata de situações tecnológicas bastante concorrenciais (singás x biogás), sejam urbanas ou rurais, mas, ambas, superam de longe os nefastos aterros sanitários com seus sérios problemas acima descritos e que não geram nenhuma receita (só custos constantes e crescentes) em que as empresas destinadoras contratadas/licitadas (boa parte da chamada “máfia do lixo”) chegam a cobrar dos munícipes (Prefeituras) em longo prazo até R$ 180/t para darem uma pretensa destinação correta até o seu completo abandono após 12 a 15 anos. Também, eles (aterros) são pouco ou nada confiável, socioambiental mente falando, tratando-se, ao meu humilde ver, de uma politica publica muito equivocada, com nada de função ambiental e até incentivada.
Em geral, os custos totais (investimentos) na instalação de biodigestores modernos ficam por 1/2 dos valore a investir em aterros e os dos singaseificadores por 1/3 deles. Também, como pouco ou nada sobram após os processamentos (muito CO2, até já pré-limpo, mais alguns resíduos sólidos nos biodigestores, estes um pouco monetizáveis), os custos de manutenção dos singaseificadores e dos biodigestores é próximo a “zero”, inclusive envolvendo mão-de-obra mínima nos singaseificadores (quase tudo automático) e média nos biodigestores, sobretudo nos casos em que há doações, reais ou em comodatos, de terrenos adequados - longe de aguadas e perto da coleta elétrica nos casos dos singaseificadores -, pelas Prefeituras e Governos.
Não fossem os baixos valores remuneratórios da energia geradas nestes tipos (AINDA QUASE NÃO HÁ PESQUISAS SÉRIAS E OBJETIVAS PARA MELHORAR E REDUZIR CUSTOS DE AMBOS NO BRASIL – PELO contrario, há muitos aventureiros e vendedores de ilusões e milagres, nacionalizados ou nacionais fajutos, acerca e até nas cátedras -, POIS AINDA NEM TEMOS UMA EMBRAPA OU EMPRESAS ESTADUAIS OU PRIVADAS PARA TANTO) mais sua pequena ou média produção real geradora/aquecedora recuperável (nos pequenos/médios e mais baratos, tratam-se mais de maquinas para limpezas e soluções ambientais) NADA PRECISARIA SER COBRADO DOS CONTRIBUINTES PARA TANTO, MAS A SITUAÇÃO ATUAL AINDA EXIGE UMA COBRANÇA MÍNIMA E EM LONGO PRAZO DE R$ 90/t., ante até R$ 180,00/t., hoje cobrado pelos aterros.
Devido a uma serie de inovações, velocidades, segurança, preços dos materiais etc.., em geral, os singaseificadores de pequeno e médio portes – mesmo que importados de alguns mini fabricantes confiáveis dos EUA, China, Índia, Croácia, Ucrânia etc.., desde que com garantia de assistente técnica e treinamentos locais e peças de reposição baratas e imediatas. já têm um custo final em torno de 30% a 50% menores do que dos biodigestores e a tendência é de redução daqueles.
Em geral, os singaseificadores importados têm custos finais, em US$, por cerca de 1/3 de alguns nacionalizados cartelizados/estato-concorrenciais em oferta e para a mesma eficácia, processamentos, limpezas ambientais imediatas, gerações/aquecimentos/refrigerações.
Em geral, para processar 3,0-4,0 t./hora de RSU bruto e ainda ricos em bons dejetos (média de 80 t./dia, provindos de até 80 mil habitantes) e com ele gerar cerca de 1,0 MWh continuas por 23 horas dia pode ser possível, importar instalar e manter (se em terreno adequado, doado e com o RSU entregue de forma bruta na sua porta) uma planta acima pelo valor entre US$ 1,43 milhão e US$ 1,80 milhão, conforme o local, a demanda final (mista ou somente energética) e os preços de vendas a praticar e a cobrar para processar em longo prazo (mesmo sendo itens altamente para limpezas e resultados socioambientais imediatos, ainda se pagam 2 fretes mais elevados impostos de importação – 16,5% a 21,0% cfe. cada HS code/NCM - totalizando 30%-40% mais ante o preço externo e isto para itens socioambientais pretensamente favorecidos).
No meu caso, tenho 5 patentes, já devidamente depositadas/protegidas no INPI (de um total atual de 14 ambientais, inclusive de minhas novas calhas solares PTC, grandes captadoras e concentradoras heliotérmicas diurnas de 100 a 3.000 vezes ante a temperatura basal e para reaquecer água até 150º C ou fluido térmico circulante em até 370º C e por 6 a 8 horas/dia, mesmo com pouca luminosidade - vide artigo anterior), tudo para a prototipação rápida (em andamento) para liberação legais no IBAMA e INMETRO/ABIMAQ e depois fabricações e vendas futuras de mini, pequenos e médios singaseificadores rápidos de lixos qualquer tipo, biomassas, fezes animais e humanas, resíduos agroindustriais e de alimentos etc.., bem mais modernos e todos somados e recriados a partir de estudos comparativos, lentos e amplos, das melhores tecnologias efetivas, seguras e baratas do exterior (em geral 10 equipamentos estudados para propor 01), agora a serem devidamente nacionalizados e muito mais baratos do que os importados já internalizados e/ou nacionalizados em parte (possível entre 1/3 a ½, em R$, menos cfe. a qualidade e volumes disponíveis dos combustíveis sujos mais o local, as finalidades e os incentivos, além de prestação imediatas e seguras de assistências técnicas/treinamentos e de entregas/montagens imediatas de peças de reposição de qualidade (estes os grandes problema dos importados e/ou nacionalizados).
5) MEU FUTURO “SINGAPASTONIZADOR” RÁPIDO E SEGURO PARA PRODUÇÃO DE RAÇOES COM PASTAS/MUMUNHAS DE LIXOS MAIS UM POUCO DE ELETRICIDADE/AQUECIMENTO LOCAL ETC.. -
Em complemento, informo que, recente, entrei com mais um pedido de patente protetora no INPI (Acordo de Paris), agora de um SINGAPASTONIZADOR RÁPIDO (3-5 minutos) EM AÇO ESPECIAL, ainda inexistente com esta forma e objetivo operacional, para transformar A MAIOR PARTE dos resíduos pastosos e/ou “mumunhas” dos lixos municipais pobres em materiais combustíveis e/ou ricos em orgânicos e/ou de locais já com pré-coleta seletiva - ambientalmente corretas em raçoes animais de qualidade/segurança alimentar (2/3 do volume de entrada, restando 1/3 ainda para o fundamental singás energético/aquecimento local, pois é a sua produção interna especial e segura que eleva tanto a temperatura e com pequena presença de O2/vapor aspirados - como numa boa forja -, desde a pré-pirólise superior mais na pirolise completa inferior mais na redução/singaseificação ascendente), isto tudo desde que a pasta final mais orgânica ou a “mumunha”- ricas do nefasto “chorume” – sejam para singapastonizar e não mais sigam, como é corrente e errôneo, para os nefastos aterros, pois estas operações anulam tais ganhos ambientais anteriores, a maior parte provindos das residências, prédios e/ou processados nas cooperativas de catadores ou similares (com bons ganhos sociais).
Tais itens finais, pobres calorificamente, acima e mesmo que contaminados serão transformados/purificados no meu futuro singapastonizador barato e eficiente – de forma rápida, segura e interna sob até 300º C - em ração barata e altamente rica em protídeos (mais do que o milho) e com NDT um pouco menos do que na soja etc.. para a produção de muita ração para consumos animais ou por pet.
Esta será devidamente concentrada, esterilizada e extrusada, cfe. exigências legais sem perder a boa qualidade e o ótimo conteúdo alimentício (uma evolução cientifica e segura de antigos sistemas rurais com sobras de alimentos e até fezes -, situação bem diferente da fabricações e usos das antigas farinhas de carne e/ou de sangue). Diversas Universidades e Centros de pesquisa do exterior (mais 2 do Brasil) já testaram e comprovaram a plena viabilidade de mais esta possibilidade econômica e altamente solucionadora socioambiental local/regional, mas ainda ninguém no Mundo as prototipou, testou, aprovou e/ou fabrica.
