Apresentação das equações básicas utilizadas na modelagem da geração de biogás, incluindo discussão sobre os parâmetros das equações;

EPA (LandGEM) ACM 01 (UNFCCC) IPCC (GPG 2000) João Wagner Silva Alves Assessor da Presidência da CETESB

•SECRETARIA DO • MEIO AMBIENTE

LandGEM Empregado nos projetos de Carbon Trade (EUA) e no México onde: Q = Quantidade total de biogás gerado (m 3 ) k = taxa de decaimento do resíduo orgânico (ano -1 ) M = Massa de resíduos depositada no local ao ano (t/ano) Lo = volume de biogas por massa de resíduo (m 3 _biogas/t_resíduo) t = tempo desde a deposição do resíduo (ano) n = número total de anos considerados

ACM001 - UNFCCC Empregado nos projetos de Créditos de Carbono do Protocolo de Quioto onde: BE = Emissão de metano evitada (TCO2equivalente)  = fator de correção de incertezas (0,9) f = fração de metano destruida GWP = Potencial de aquecimento global (21) OX = fator de oxidação (0,1) F = fração de metano no biogás (0,5) DOCf = Fração degradável do resíduo que decompõe MCF = Fator de correção de metano Wi,x = Quantidade de resíduoevitada (t) DOC = Fração de carbono orgânico degradável no resíduo (tC/t_resíduo) k = taxa de decaimento do resíduo orgânico (ano -1 ) x = tempo desde a deposição do resíduo (ano) y = ano de estimativa

IPCC (GPG – 2000) Empregado nos inventários nacionais de emissões de gases de efeito estufa

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k t) – R(x) ). (1-OX)

onde: Q: vazão de metano [GgCH 4 /ano] k: constante de decaimento [%] A: fator de normalização de soma [%] MSWt: RSM gerado [Gg/ano ou 1000t/ano] MSWf: Fração de RSM disposto em aterro [%] L 0 : Fator de emissão de metano [GgCH 4 /GgRSM] t: tempo [ano] R: metano recuperado [GgCH 4 ] OX: fator de oxidação [%]

Comparação algébrica IPCC (GPG – 2000)

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k( t-x)) – R(x) ). (1-OX)

ACM001 - UNFCCC LandGEM

L 0 = 16/12

.

F. DOCf . MCF . DOC

Forma geral

Q = a.e

-kt

A =

1 

e



kt k

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

100% 75% 50% 25% 0% 1970 1990 2010 2030 2050

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)



Q = (k . A .



MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX)

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX) k: a constante de decaimento depende o tipo de resíduo, da temperatura e umidade da região onde foi depositado o resíduo MAP: precipitação média de chuvas MAP > 1000 mm chuva /ano => k = 0,17 MAP < 1000 mm chuva /ano => k = 0,065

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX) A: fator de normalização de soma [%] A =

1 

e



kt k

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX) Rx = Taxa anual de disposição média dos resíduos [GgRSM/ano] RSM: Resíduos sólidos urbanos MSWt . MSWf = Rx = TaxaRSM . Pop urb MSWt = Quantidade total de RSM gerado [GgRSM/ano] MSWf = Fração de RSM destinada ao aterro [%] Rx = Quantidade de RSM aterrada [GgRSM/ano] TaxaRSM = Taxa de geração de RSM por habitante [kgRSM/hab.dia] ou [GgRSM/1000hab.ano] Popurb = População urbana [hab] ou [1000hab]

Estimativa populacional

(decenal)

Pop b



Pop a

.( 1 

i

) (

b



a

)

Pop a = População urbana municipal no ano inicial i = Índice de crescimento populacional do período i = Popb

(

Popa

) 1 /(

b



a

)  1

a= ano inicial da década b = ano

Dados populacionais dos municípios brasileiros (IBGE no MUNINET, 2008) Dados: 1970, 1980, 1991, 2000 e 2005 (estimado).

Taxa de Resíduo Sólido Municipal (RSM) coletado

(CETESB, não datado.) Para 1970 Pop >1.000.000 hab 1.000.000 > Pop > 500.000 hab 500.000 > Pop >100.000 hab Pop < 100.000 hab → 0,7kg/hab.dia

→ 0,6kg/hab.dia

→ 0,5kg/hab.dia

→ 0,4kg/hab.dia

Taxa de Resíduo Sólido Municipal (RSM) coletado nas regiões brasileiras (ABRELPE, 2007):

Norte:

RSM

Nordeste:

RSM

Centro-oeste:

RSM

Sudeste:

RSM

Sul:

RSM = 0,000433.Pop

urb + 0,5064 [kgRSM/hab] R 2 =86% = 0,000254.Pop

urb + 0,7054 [kgRSM/hab] R 2 =79% = 0,000384.Pop

urb + 0,6136 [kgRSM/hab] R 2 =85% = 0,000216.Pop

urb + 0,5864 [kgRSM/hab] R 2 =66% = 0,000357.Pop

urb + 0,5015 [kgRSM/hab] R 2 =73%

Regressão do RSM anual (70 a 2005):

Supondo que em 70 vale CETESB e que em 2007 vale ABRELPE: RSM x = RSM 1970 + (RSM 2005 – RSM 1970 ) . (x – 1970) (2005 – 1970)

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX) L 0 : Fator de emissão de metano [GgCH 4 /GgRSM] L 0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH 4 /GgRSM] MCF: Fator de correção de metano referente aos locais de disposição[%] Qualidade de operação do aterro: Aterro sanitário => MCF = 1 Aterro com mais de 5m de profundidade = > MCF = 0,8 Aterro com menos de 5m de profundidade => MCF = 0,4 Aterro com classificação desconhecida => MCF = 0,6

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX) L 0 : Fator de emissão de metano [GgCH 4 /GgRSM] L 0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH 4 /GgRSM] DOC = (0,4 . A) + (0,17 . B) + (0,15 . C) + (0,3 . D) [GgC/GgRSM] A: papéis e têxteis B: resíduos de jardim, parque e outros putrecíveis não comida C: resíduos de comida D: madeira e palha

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX) L 0 : Fator de emissão de metano [GgCH 4 /GgRSM] L 0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH 4 /GgRSM]

DOCf = Fração assimilada do DOC (DOCf) [%]

DOCf = 0.014T + 0.28 (= 0,77) Onde: T = temperatura [ o C] = 35 o C

Qualquer mudança nesta estimativa deve ser baseada em dados bem documentados.

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX) L 0 : Fator de emissão de metano [GgCH 4 /GgRSM] L 0 = MCF . DOC . DOCf . F . 16/12 [GgCH 4 /GgRSM] F : fração de CH 4 no biogás [%] 16/12: relação de massa entre C e CH 4

Q = (k . A . MSWt(x) . MSWf(x) . L 0 (x). e – (k (t-x)) – R(x) ). (1-OX) R: metano recuperado [GgCH 4 /ano] OX: fator de oxidação [%]

Contato

João Wagner Silva Alves - [email protected]

CETESB – Companhia Ambiental do Estado de São Paulo Assessoria da Presidência da CETESB Tel. 55 11 3133 3156 Fax. 55 11 3133 4058 http://homologa.ambiente.sp.gov.br/proclima/default.asp

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