A incineração é uma solução comum em todo o mundo para gerir o aumento da produção do lixo sólido municipal. Em geral, há dois tipos de instalações de incineração: as de combustíveis derivados de resíduos (CDR) e as de queima em massa. As primeiras envolvem uma triagem dos resíduos sólidos urbanos (RSU) para remover vidros e metais, de modo a obter resíduos com um maior valor calorífico, para serem triturados e incinerados, sendo o calor gerado, recuperado para produzir energia elétrica, térmica ou para cogeração. Por outro lado, o processo de queima em massa consiste em queimar os RSU sem separação ou trituração, tal como são recebidos. No máximo, há uma remoção, e talvez trituração, de alguns objetos muito grandes, que são incompatíveis com os sistemas de manipulação de cinzas da incineradora [58,59].
O MSWA - Municipal Solid Waste Ash, ou seja, as cinzas de resíduos sólidos municipais/urbanos, são provenientes da incineração, em massa ou de CDR, de resíduos sólidos urbanos gerados pelas atividades domésticas, comerciais e de construção de pessoas singulares, que são recolhidos e tratados pelos municípios.
Figura 2.1 – Caraterização ilustrativa dos RSU segundo um estudo da Universidade do Minho [54].
Os resíduos sólidos urbanos produzidos nos municípios da LIPOR, tal como na generalidade das regiões, são constituídos por materiais combustíveis – papel e cartão, materiais fermentáveis, plásticos,
e, em menor percentagem, têxteis e madeira de embalagem – e por uma fração inorgânica – vidro, metais, e outros, entre os quais materiais de construção [55].
As cinzas empregues no presente trabalho provêm da LIPOR – Serviço Intermunicipalizado de Gestão de Resíduos do Grande Porto. A Central de Valorização Energética da LIPOR tem uma capacidade diária de 1000 ton de RSU não sujeitos a preparações especiais, sendo por isso designada por central em massa [55].
A Central de Valorização Energética (CVE), situada na Maia, possui como principal objetivo proceder ao tratamento térmico controlado dos resíduos urbanos que não apresentem potencialidades de valorização pelos processos de reciclagem orgânica e multimaterial, recuperando a sua energia endógena para a produção de energia elétrica.
Figura 2.2 – Centro de Valorização Energética (CVE) da LIPOR na Maia, [42].
Os resíduos chegam à Central provenientes dos vários circuitos camarários dos Municípios que constituem a LIPOR e são armazenados numa fossa de receção. Esta tarefa de deposição dos resíduos ocorre no interior de um edifício fechado, mantido em depressão para evitar a propagação de odores, sendo os resíduos posteriormente transferidos pela ação de um pólipo de garras para as duas linhas de tratamento onde são queimados a elevadas temperaturas (1000º C a 1200º C) na presença de excesso de oxigénio [41].
Figura 2.4 – Esquema do processo de tratamento de RSU da LIPOR, [55].
Os gases e os materiais inertes resultantes do processo de combustão são submetidos a um rigoroso sistema de controlo e monitorização ambiental. Em primeiro lugar, os gases, são tratados num sistema do tipo semi-húmido, constituído por reatores de grande capacidade, que utilizam uma solução aquosa de hidróxido de cálcio e carvão ativado para remover componentes ácidos, metais pesados, compostos organoclorados e filtros de mangas para reter as partículas [55]. Por outro lado, as cinzas, após um processo de inertização, isto é, mistura com substâncias que evitem o seu posterior arrastamento pelas águas pluviais, e as escórias, têm como destino o confinamento em Aterro Sanitário.
Apesar da incineração reduzir o volume dos RSU e fornecer energia, não pode ser a solução final, visto que são geradas cinzas de fundo e volantes que devem ser eliminadas. As cinzas de fundo (CF) são recolhidas na base da câmara de combustão e consistem num tipo de escória. Contudo, é a fração mais fina, as cinzas volantes, que causam mais problemas a nível ambiental [18].
É preciso ter em atenção que vários resíduos perigosos permanecem após a incineração e que os gases libertados pelos fornos de RSU não podem ser libertados diretamente para a atmosfera sem tratamento, pois, o gás de combustão contém, ou tem potencial para conter as seguintes classes de poluentes [5, 64, 32] :
Gases ácidos, dióxido de enxofre (SO2), ácido clorídrico (HCl), ácido fluorídrico (HF), óxidos nitrosos (NO x);
Metais pesados sob várias formas químicas, por exemplo, chumbo (Pb), cádmio (Cd), tálio (Tl), prata (Ag), níquel (Ni), selênio (Se), antimônio (Sb), crômio (Cr), cobre (Cu) e manganês (Mn);
Hidrocarbonetos poliaromáticos (PAH);
Dibenzodioxinas policloradas e dibenzofuranos policlorados (PCDD e PCDF).
É de salientar que as tecnologias CDR permitem uma maior recuperação de recursos, e maior eficiência de combustão, mas à custa de terreno e custos de capital inicial maior. Acrescente-se que representam uma oportunidade excelente para exploração, atendendo aos seus benefícios ambientais e económicos, pois, a valorização dos CDR vai de encontro aos princípios das políticas energéticas e ambientais europeias e nacionais. Estas políticas assentam na procura de fontes de energia primária, de natureza não fóssil, na redução das emissões de CO2 e na minimização da deposição de resíduos em aterro. Por outro lado, as tecnologias de queima de massa dependem da dimensão do equipamento. Em norma, a quantidade de resíduos após incineração é reduzida entre 65 a 80% em massa e 85 a 90% em volume [1,4,10, 34, 49,58, 59, 61]. Consequentemente, principalmente dois subprodutos sólidos são produzidos: cerca de 80-90% são cinzas de fundo (CF) ou escórias, o subproduto mais importante, e o valor restante é atribuído às cinzas volantes (CV) [1,19, 61]. Alguns autores defendem que as CV representam cerca de 3% do total das cinzas dos RSU [2].No que concerne à LIPOR, a produção de escórias é de, aproximadamente, 200 kg por cada ton de RSU [55].