Análise dos problemas associados ao destino final de lamas em ETARs e desenvolvimento de metodologias para otimização dos processos utilizados

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA DO AMBIENTE 2012/2013 Análise dos problemas associados ao destino final de lamas em ETARs e desenvolvimento de metodologias para otimização dos processos utilizados Flávio João Costa Moreira Dissertação submetida para obtenção do grau de MESTRE EM ENGENHARIA DO AMBIENTE Presidente do Júri: Manuel Fernando Ribeiro Pereira Professor Associado do Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto) ___________________________________________________________ Orientador académico: Cheng Chia Yau Professor Auxiliar Convidado do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto) julho de 2013 ii Agradecimentos A realização desta dissertação não seria possível sem a ajuda de algumas pessoas a quem eu presto o meu mais sincero agradecimento. À minha família, em especial aos meus pais pelo apoio incondicional a todos os níveis e pelos valores que me transmitiram, que representaram o maior contributo para a conclusão desta etapa. Ao meu irmão pela companhia e ajuda ao longo destes meses de trabalho. À Sara pela paciência e conselhos que foram muito importantes. Aos meus amigos de sempre, em especial ao João Filipe e ao Luís pelo tempo despendido para tornarem o meu trabalho melhor. Aos amigos de curso que me acompanharam ao longo destes 5 anos na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. À Engª. Assunção Abreu pela bibliografia fornecida e pela disponibilidade, simpatia e sabedoria transmitida. Por fim, deixo um agradecimento muito especial ao Dr. Cheng, meu orientador e por quem tenho uma enorme admiração, pela disponibilidade e por todo o apoio que me deu ao longo deste semestre, permitindo que no fim desta etapa me sinta orgulhoso do trabalho realizado. iii Resumo Entre as práticas de destino final das lamas resultantes de tratamento de águas residuais urbanas, a valorização agrícola representa a opção mais utilizada a nível nacional, no entanto, ainda são enviadas quantidades significativas para aterros sanitários. A incineração pode representar uma alternativa de valorização para as lamas que não reúnam as condições necessárias para serem utilizadas na agricultura, contudo, em Portugal, esta opção ainda não é utilizada no tratamento de lamas. A compostagem, quando bem realizada, permite a produção de um composto com um elevado teor fertilizante, permitindo contornar a contestação social associada à valorização agrícola direta das lamas produzidas em ETARs. A comercialização do composto produzido pode trazer vantagens económicas muito significativas, no entanto, as necessidades de arejamento nos processos de compostagem implicam consumos energéticos relativamente elevados, aumentando assim as emissões de GEE relativas a esta prática. O teor de humidade das lamas desidratadas não permite que estas sejam incineradas sem a utilização de um combustível auxiliar, impedindo desde logo a produção de energia por esta via. Uma alternativa para a redução do teor de humidade passa pela secagem térmica das lamas, no entanto, este processo está associado a elevados consumos energéticos. A utilização de energia térmica, produzida na combustão do biogás numa caldeira, para a secagem térmica das lamas, permite teores de sólidos superiores a 50%, no entanto, esta opção inviabiliza a produção de energia elétrica num sistema de cogeração. As lamas são classificadas como resíduos não perigosos, existindo a possibilidade de se recorrer a sistemas integrados, de tratamento conjunto com RSU. Esta hipótese pode representar uma solução vantajosa para as entidades envolvidas, devendo portanto estar sujeita a estudos rigorosos sobre a possibilidade de implementar estes sistemas a grande escala. A metodologia apresentada forneceu um instrumento importante para a elaboração de um modelo conceptual de gestão das lamas produzidas em ETARs, procurando acompanhar o desenvolvimento tecnológico e normativo a curto/médio prazo. No entanto, as análises comparativas estão sujeitas a fatores de incerteza que devem ser cuidadosamente estudados para os diferentes casos em estudo. iv Abstract Among the practices of sewage sludge disposal resulting from the treatment of urban wastewater, land application is the option most used nationwide although significant amounts are still sent to landfills. Even though incineration could represent a valid alternative to the land application, bringing value for sludge that does not meet the requirements needed for being used in agriculture, this operation is seldom used in Portugal. When properly done, composting produces biosolids with high fertilizer content, making possible to circumvent social contestation linked to the land application of sewage sludge generated in the WWTP. In addition, commercialization of biosolids can bring significant economical benefits. Nevertheless, the required aeration of the composting processes implies high energy consumption and increasing the GHG emissions related to this practice. The moisture content of the dewatered sludge does not allow it to be incinerated without an auxiliary fuel, reducing energy production through this process. An alternative to mitigate the moisture content consists of the sludge is thermal drying, which obviously involves high energy consumption. The use of thermal energy produced in the biogas combustion for drying sludge enables solids contents to exceed 50%. However, this option prevents the production of electricity in a cogeneration system, once all the energy is consumed in the drying system. Sludge is classified as non-hazardous waste, with the possibility of integrated treatment systems together with MSW. This option can represent an advantageous solution to the involved stakeholders, and therefore should be subject to rigorous studies to implement these systems on a large scale. The presented methodology serves as an important tool for the development of a conceptual model for the management of sewage sludge produced in WWTP, following the technological and legislative development in the short/medium term. However, since comparative analyses are subject to uncertainty factors, it should be emphasized that these factors must be carefully evaluated for different case studies. v Índice Agradecimentos ............................................................................................ ii Resumo ..................................................................................................... iii Abstract ..................................................................................................... iv Índice ........................................................................................................ v Índice de figuras ......................................................................................... viii Índice de tabelas .......................................................................................... ix Lista de abreviaturas ..................................................................................... xi 1 Introdução ............................................................................................. 1 1.1 Enquadramento ................................................................................ 1 1.2 Objetivo .......................................................................................... 2 1.3 Legislação ....................................................................................... 3 1.4 Pesquisa de Informação ....................................................................... 4 1.5 Estrutura da dissertação ...................................................................... 5 2 Energia nas ETARs ................................................................................... 6 3 Sistemas de tratamento de lamas ................................................................. 9 3.1 Tratamento preliminar ........................................................................ 9 3.2 Espessamento ................................................................................. 10 3.3 Estabilização .................................................................................. 12 3.4 Desidratação .................................................................................. 13 3.5 Secagem térmica ............................................................................. 15 4 Tratamento Biológico de Lamas ................................................................. 16 4.1 Digestão Anaeróbia .......................................................................... 16 4.2 Arejamento Prolongado ..................................................................... 18 4.3 Compostagem ................................................................................. 19 4.4 Vermicompostagem .......................................................................... 21 5 Opções de destino final de lamas ............................................................... 22 vi 5.1 Valorização agrícola ......................................................................... 22 5.2 Incineração .................................................................................... 24 5.3 Deposição em aterro ........................................................................ 27 6 Metodologia ......................................................................................... 28 7 Caraterização da ETAR em estudo .............................................................. 30 7.1 Descrição ...................................................................................... 30 7.2 Produção de lamas ........................................................................... 31 7.3 Balanço Energético .......................................................................... 35 8 Simulação de Cenários para o destino final das Lamas produzidas ...................... 41 8.1 Cenário 1 ...................................................................................... 41 8.1.1 Descrição ................................................................................................. 41 8.1.2 Estabilização química das lamas ..................................................................... 41 8.1.3 Custos ..................................................................................................... 42 8.1.4 Emissões de GEE ......................................................................................... 44 8.2 Cenário 2 ...................................................................................... 46 8.2.1 Descrição ................................................................................................. 46 8.2.2 Custos ..................................................................................................... 47 8.2.3 Emissões de GEE ......................................................................................... 48 8.3 Cenário 3 ...................................................................................... 51 8.3.1 Descrição ................................................................................................. 51 8.3.2 Dimensionamento da Central de Compostagem ................................................... 51 8.3.3 Custos ..................................................................................................... 57 8.3.4 Emissões de GEE ......................................................................................... 58 8.4 Cenário 4 ...................................................................................... 60 8.4.1 Descrição ................................................................................................. 60 8.4.2 Secagem térmica das lamas ........................................................................... 61 8.4.3 Incineração ............................................................................................... 62 8.4.4 Custos ..................................................................................................... 66 8.4.5 Emissões de GEE ......................................................................................... 67 vii 9 Comparação dos cenários propostos ........................................................... 70 9.1 Custos .......................................................................................... 70 9.2 Emissões de GEE .............................................................................. 72 9.3 Aceitação social .............................................................................. 73 10 Conclusão ............................................................................................ 75 Referências Bibliográficas .............................................................................. 77 viii Índice de figuras Figura 1 - Evolução da dependência energética externa da UE e de Portugal ............................................. 6 Figura 2 - Evolução do preço da energia para indústrias em Portugal ...................................................... 7 Figura 3 – Espessador gravítico na ETAR do Febros (adaptado de Águas de Gaia) ........................................ 10 Figura 4 – Mesas de espessamento (adaptado de ANDRITZ) .................................................................. 11 Figura 5 – Leitos de secagem de lamas (adaptado de DMC Contracting) ................................................... 13 Figura 6 – Filtro de banda para desidratação de lamas (adaptado de HUBER) ............................................ 14 Figura 7 – Centrífuga para desidratação de lamas (adaptado de ANDRITZ) ............................................... 14 Figura 8 – Sistema de secagem térmica de lamas em Clos de Hilde, França (adaptado de ANDRITZ) ................. 15 Figura 9 – Gasómetro e digestores anaeróbios na ETAR Barreiro/Moita (adaptado de SIMARSUL) ..................... 17 Figura 10 – Sistema de Cogeração de energia (adaptado de Cheng) ........................................................ 18 Figura 11 – Central de compostagem de lamas na ETAR de Parada (adaptado de SMEAS Maia) ........................ 20 Figura 12 - Central de compostagem de lamas e resíduos no Canadá (adaptado de City of Edmonton) .............. 20 Figura 13 – Valorização agrícola de lamas (adaptado de Bioblog) .......................................................... 23 Figura 14 – Sistema de incineração de lamas (adaptado de Degrémont) .................................................. 26 Figura 15 – Deposição de lamas em aterro sanitário (adaptado de VCSTAR) .............................................. 27 Figura 16 – Esquema de tratamento da fase líquida e da fase sólida na ETAR em estudo .............................. 30 Figura 17 – Valorização do biogás num sistema de cogeração ............................................................... 39 Figura 18 – Valorização térmica do biogás numa caldeira ................................................................... 39 Figura 19 – Equipamentos necessários para a estabilização química das lamas .......................................... 43 Figura 20 – Central de Valorização Orgânica da Lipor (adaptado de Lipor) ............................................... 46 Figura 21 – Esquema de funcionamento da central de compostagem dimensionada ..................................... 56 Figura 22 – Central de incineração da Lipor (adaptado de Lipor) ........................................................... 60 Figura 23 – Comparação dos custos totais nos diferentes cenários propostos............................................. 70 Figura 24 – Comparação das emissões de GEE nos diferentes cenários propostos ........................................ 72 ix Índice de tabelas Tabela 1 – Comparação entre o teor de nutrientes nos fertilizantes comerciais e nas lamas (adaptado de Metcalf&Eddy , 1991) ............................................................................................................. 22 Tabela 2 – Dados base da ETAR em estudo e do efluente a tratar .......................................................... 32 Tabela 3 – Produção de lamas primárias na ETAR ............................................................................. 32 Tabela 4 – Produção de lamas secundárias na ETAR .......................................................................... 33 Tabela 5 – Espessamento gravítico das lamas primárias ..................................................................... 33 Tabela 6 – Mesas de espessamento para o tratamento das lamas secundárias ............................................ 33 Tabela 7 – Digestão anaeróbia das lamas mistas .............................................................................. 34 Tabela 8 – Desidratação das lamas digeridas em filtros banda .............................................................. 35 Tabela 9 – Consumos de energia nos sistemas de espessamento e desidratação de lamas .............................. 36 Tabela 10 – Dados do processo de digestão anaeróbia e dimensionamento dos digestores ............................. 36 Tabela 11 – Cálculo das necessidades energéticas para o funcionamento dos digestores ............................... 37 Tabela 12 – Cálculo da energia disponível no biogás produzido na digestão anaeróbia das lamas ..................... 38 Tabela 13 – Produção de energia elétrica e energia térmica no sistema de cogeração .................................. 40 Tabela 14 – Produção de energia térmica no sistema de combustão do biogás em caldeira ............................ 40 Tabela 15 – Estabilização química das lamas desidratadas .................................................................. 42 Tabela 16 – Custos relativos ao cenário 1 ...................................................................................... 44 Tabela 17 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao consumo de energia elétrica na estabilização química das lamas ................................................................................................................................ 45 Tabela 18 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao transporte das lamas para os terrenos de deposição final .. 45 Tabela 19 – Custos relativos ao cenário 2 ...................................................................................... 47 Tabela 20 – Cálculo da produção de composto e políticas de comercialização adotadas ................................ 48 Tabela 21 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao transporte das lamas para a central de compostagem ...... 49 Tabela 22 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao consumo de energia elétrica na central de compostagem ... 49 Tabela 23 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao transporte do composto a granel até aos consumidores finais ....................................................................................................................................... 49 Tabela 24 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao transporte do composto ensacado até aos consumidores finais ................................................................................................................................. 50 Tabela 25 – Caraterização das lamas desidratadas produzidas na ETAR ................................................... 52 Tabela 26 – Caraterização do material estruturante utilizado na compostagem das lamas ............................ 52 Tabela 27 – Cálculo do volume diário de material a tratar na central de compostagem ................................ 53 5 1.5 Estrutura da dissertação No primeiro capítulo é realizado o enquadramento do tema em estudo, apresentando-se também os principais documentos legislativos para o destino final das lamas, os objetivos do trabalho a realizar e as fontes utilizadas para a recolha de informação. O capítulo 2 é relativo ao estudo da energia nas ETARs. Neste capítulo são desenvolvidas várias considerações ao nível da dependência energética, dos preços praticados nesta indústria e dos impactos associados à produção e consumo de energia. Os dados apresentados permitem justificar algumas das opções propostas ao longo desta dissertação. A revisão bibliográfica relativa ao tema que se propõe estudar é desenvolvida nos capítulos 3, 4 e 5. Nestes capítulos realiza-se um levantamento das tecnologias existentes para o tratamento da fase sólida nas ETARs e dos destinos finais possíveis para o encaminhamento das lamas produzidas. O capítulo 6 apresenta a metodologia adotada para a realização desta dissertação, descrevendo-se sucintamente os procedimentos efetuados para a obtenção dos resultados finais. O capítulo 7 descreve o funcionamento da ETAR em estudo, quantificando-se a produção de lamas nos processos de tratamento escolhidos. Ainda nesta fase, é realizado um balanço energético aos sistemas de tratamento da fase sólida. No capítulo 8 são simulados 4 cenários distintos para o destino final das lamas produzidas na ETAR em estudo, apresentando-se para cada cenário os custos e as emissões de GEE relativas aos consumos de energia nas diferentes fases do tratamento e encaminhamento das lamas. No capítulo 9 os resultados obtidos são discutidos através de uma rigorosa análise aos cenários propostos, os comentários efetuados tem em consideração uma vertente económica, social e ambiental. As conclusões são apresentadas no capítulo 10, proporcionando uma avaliação final do trabalho efetuado e sugerindo sugestões para futuros estudos académicos ou aplicações práticas, considerando os resultados apresentados e o conhecimento adquirido. Por fim são apresentadas as referências bibliográficas consultadas na elaboração desta dissertação. 6 2 Energia nas ETARs A energia é um fator de competitividade decisivo no desenvolvimento das sociedades modernas, podendo-se gerar economias importantes na diminuição do consumo energético das empresas. A produção e utilização de energia estão na origem de problemas ambientais, principalmente resultantes da utilização de combustíveis fósseis (Rego, 2012). A dependência energética resulta principalmente da necessidade de se importar fontes de recursos energéticos não renováveis, como petróleo, gás natural e carvão. Este é um problema da Europa em geral e de Portugal em particular, representando uma das principais razões de endividamento dos países ocidentais. Dados do Eurostat permitem verificar que a dependência energética de Portugal é ainda assim muito superior à média da UE (figura 1). Figura 1 - Evolução da dependência energética externa da UE e de Portugal As principais estratégias para a diminuição desta dependência externa passam pela produção de energia através de fontes renováveis e pela diminuição do consumo energético, consequente do aumento da eficiência dos processos utilizados. Os serviços de tratamento de águas residuais em Portugal são maioritariamente geridos por entidades públicas, sendo por isso do interesse destas entidades a redução da dependência energética externa. Em Portugal, o preço da energia elétrica para consumo nas indústrias tem vindo a aumentar, sendo que segundo dados do Eurostat este aumento foi na ordem dos 60 % desde o ano de 2001 até 2012 (figura 2). 0 20 40 60 80 100 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 % Ano Dependência energética externa EU 27 Portugal 7 Figura 2 - Evolução do preço da energia para indústrias em Portugal Tendo em conta a tendência de subida do preço da energia elétrica para consumo industrial, as ETARs devem optar, cada vez mais, pela utilização de sistemas com menores consumos energéticos para o tratamento das águas residuais e das lamas produzidas nos diferentes processos. Os custos relativos às lamas geradas nas ETARs estão também relacionados com o transporte até ao local de destino final. A taxa a pagar pelo transporte das lamas está dependente dos custos dos combustíveis fósseis derivados do petróleo. O preço destes combustíveis também têm vindo a subir nos últimos anos, sendo que esta tendência se deverá manter devido à contínua necessidade de um recurso que se vem tornado cada vez mais escasso. Devido aos factos apresentados, ao longo desta dissertação são tomadas opções que têm em conta a diminuição do consumo energético da ETAR a fontes de energia externas. De seguida são apresentadas algumas das alternativas para se atingir esses objetivos:  Tratamento das lamas por digestão anaeróbia, com aproveitamento do biogás em sistemas eficientes, com produção de energia elétrica e/ou calorífica para venda à rede ou para utilização direta nas instalações da ETAR;  Selecionar equipamentos com consumos de energia mais reduzidos e com boa eficiência energética;  Minimizar o volume de lamas produzidas na ETAR, diminuindo os custos de transporte destas até ao destino final;  Optar por destinos finais cuja distância à ETAR seja mais reduzida;  Estudar a possibilidade de incinerar as lamas em conjunto com RSU, aproveitando o poder calorífico destas lamas para gerar energia elétrica e/ou calorífica. 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 €/kW.h Ano Preço da energia para indústrias em Portugal 8 De forma a comparar a energia elétrica consumida na ETAR para o tratamento das lamas e os consumos de energia associados ao seu transporte, recorre-se ao estudo das emissões equivalentes de CO2. Esta análise permite comparar duas formas distintas de energia tendo em conta o seu impacto no ambiente. Por fim, é de referir que um estudo holandês prevê a autossuficiência energética das ETARs europeias até 2030 (STOWA, 2010), devendo por isso começar a ser desenvolvidos esforços para atingir este objetivo, que será muito importante no cumprimento das metas europeias definidas. 9 3 Sistemas de tratamento de lamas As lamas geradas no tratamento de águas residuais devem ser tratadas para que possam ser enviadas para destino final adequado. Este tratamento permite a diminuição do volume de lamas e a sua estabilização, minimizando assim os custos de transporte e melhorando as condições de armazenamento nas instalações das ETARs. Para um tratamento eficaz é importante ter um conhecimento prévio das características das lamas, sendo que estas características irão depender do efluente a ser tratado, assim como dos processos utilizados nas estações de tratamento. As lamas produzidas em ETARs podem ser divididas em dois tipos: lamas primárias, resultantes de processos de decantação primária, e lamas secundárias, que são subprodutos dos sistemas de tratamento biológico. A concentração de sólidos nas lamas primárias varia entre 2% e 7%, valor muito superior ao verificado no caso das lamas secundárias que varia entre 0,5% e 1,5% (Metcalf & Eddy, 1991). Devido ao menor teor de humidade, as lamas primárias são facilmente espessadas graviticamente, ao contrário das lamas secundárias que normalmente necessitam de processos mecânicos ou de flotação por ar dissolvido. A fração de sólidos voláteis varia entre 60% e 80% nas lamas primárias e entre 59% e 88% nas lamas secundárias (Metcalf & Eddy, 1991). Os principais processos de tratamento utilizados para o tratamento das lamas em ETARs são:  Tratamento preliminar  Espessamento  Estabilização  Desidratação  Secagem térmica 3.1 Tratamento preliminar O tratamento preliminar das lamas tem o objetivo de facilitar os tratamentos a jusante, garantir um caudal constante e homogéneo e diminuir os custos do tratamento da fase sólida nas estações de tratamento (Sousa, 2005). As operações preliminares mais comuns no tratamento de lamas de ETAR são a trituração, a gradagem, a desarenação gravítica, a 10 mistura de lamas primárias e secundárias e o armazenamento prévio das lamas antes do tratamento. Este tipo de tratamento tem especial interesse nas ETARs mais antigas que não possuem tratamentos preliminares do efluente a tratar, como processos de gradagem, crivagem, e desarenação. Nas ETARs mais recentes é comum existirem processos de mistura e armazenamento prévio das lamas. A mistura das lamas primárias e secundárias pode ser feita antes de se iniciar o tratamento, no caso de serem submetidas ao mesmo processo, ou quando os processos de tratamento dessas lamas são diferentes, as lamas são misturadas numa fase intermédia ou final do seu tratamento. O armazenamento prévio para além de regular e homogeneizar o caudal de lamas para tratamento, permite também que estas lamas sejam tratadas em horas de menor consumo de energia, o que no caso de existirem equipamentos mecânicos pode ter um impacto muito positivo na fatura energética das ETARs. 3.2 Espessamento O espessamento visa a redução do volume das lamas por remoção da fração líquida, resultando assim num produto com uma concentração de sólidos mais elevada. Os processos existentes para o espessamento das lamas são o espessamento gravítico, a flotação por ar dissolvido e o espessamento mecânico. A escolha do processo mais indicado para o tratamento das lamas deve ter em conta as características e a quantidade de lamas a tratar. O espessamento gravítico é normalmente a solução mais adequada para o tratamento de lamas com uma elevada concentração de sólidos, como é o caso das lamas primárias. Neste tipo de tratamento os sólidos são decantados e acumulados no fundo, sendo o sobrenadante gerado no processo reinserido no sistema de tratamento de água (Metcalf & Eddy, 1991). Figura 3 – Espessador gravítico na ETAR do Febros (adaptado de Águas de Gaia) 11 Os processos de flotação por ar dissolvido são normalmente utilizados para o tratamento das lamas secundárias, uma vez que são eficazes no espessamento de lamas com uma reduzida taxa de sedimentação e permitem a remoção dos maus cheiros, exigindo no entanto um consumo energético muito elevado (EC, 2001). Devido a este consumo energético e à necessidade de adição de polímero, este tipo de espessamento é mais utilizado em ETARs de grande dimensão. Os sistemas de espessamento mecânico são realizados mediante mesas de espessamento, tambor rotativo e centrifugadoras. Nas mesas de espessamento é utilizado um condicionamento químico, através da adição de polímero, para formação de flocos de maiores dimensões aumentando o rendimento do processo. O sistema consiste na separação física dos sólidos e da fração líquida do fluido através de uma tela filtrante. As mesas de espessamento têm um sistema de lavagem automática, permitindo que a tela não fique colmatada com os sólidos filtrados (Metcalf & Eddy, 1991). Figura 4 – Mesas de espessamento (adaptado de ANDRITZ) O espessamento por tambor rotativo é também realizado com a adição de polímero. Este sistema é utilizado em ETARs de pequena dimensão por apresentar baixos custos de exploração. Os tambores rotativos têm também as vantagens de ter uma necessidade reduzida de manutenção e de precisarem de pouco espaço para a sua aplicação (Metcalf & Eddy, 1991). O espessamento por centrifugação promove uma decantação forçada dos sólidos, funcionando continuamente e de forma automática, podendo-se recorrer em alguns casos à adição de condicionante. Este processo de espessamento tem elevados custos de exploração e investimento, sendo assim mais utilizado em ETARs de grandes dimensões. 12 3.3 Estabilização A estabilização das lamas geradas no tratamento de águas residuais visa inibir o potencial de putrefação das lamas, eliminar odores ofensivos e reduzir a quantidade de organismos patogénicos presentes (Simões et al, 2008). Este processo de estabilização pode ser realizado por via biológica, química e física. A necessidade de estabilização está relacionada com o destino final a dar às lamas. Se estas forem utilizadas para valorização agrícola, a estabilização é um processo de extrema importância e deve ser efetuada para reduzir a quantidade de organismos patogénicos, por outro lado se o destino final é a incineração ou a deposição em aterro, nem sempre se recorre a processos de estabilização das lamas (Sousa, 2005). A estabilização biológica pode ser realizada em condições anaeróbias ou aeróbias. Estes sistemas são mais à frente desenvolvidos, devido à complexidade processual e à importância no tratamento de lamas de ETARs. A adição de cal é o processo mais utilizado para a estabilização química das lamas. A alcalinidade que a cal transmite, torna o meio inadequado para o crescimento de microrganismos patogénicos, possibilitando também a eliminação de maus odores e a precipitação de metais tóxicos (Sousa, 2005). No caso da aplicação futura em terrenos com elevada acidez, a alcalinidade fornecida pela adição de cal torna as lamas num corretor de pH eficaz, aumentando o seu valor comercial. A adição de cal permite aumentar a quantidade de matéria seca nas lamas, tornando assim mais fácil a operação de armazenamento e encaminhamento das lamas para destino final adequado (EC, 2001). A estabilização física pode ser realizada através de processos de pasteurização, que consiste num tratamento térmico das lamas que visa a eliminação dos organismos patogénicos presentes. Existem sistemas em que se realizam em simultâneo a estabilização química com cal e métodos de pasteurização, estes processos são denominados por calagem avançada, e apresentam um resultado final muito satisfatório (Florindo, 2009). A estabilização química e física podem ter também a função de melhorar as condições de desidratação das lamas, funcionando como um processo de condicionamento. O condicionamento é um processo dispendioso, sendo a adição de materiais inertes desagregados uma alternativa economicamente viável para o aumento da coesão das lamas (Carvalho, 2010). 13 3.4 Desidratação A desidratação tem o objetivo de diminuir o volume total de lamas, através da redução do teor de humidade presente, diminuindo assim os custos de armazenamento, transporte e destino final das lamas produzidas em ETARs. Os processos de desidratação de lamas podem ser naturais ou mecânicos. A escolha do método de desidratação mais adequado deve ter em conta o espaço disponível na estação de tratamento, assim como a quantidade, a composição e o destino final das lamas. Os leitos de secagem e as lagoas de lamas são os métodos de desidratação natural mais utilizados. Estes sistemas necessitam de grandes áreas específicas por tonelada de lama, sendo a sua aplicação adequada para ETARs de pequenas dimensões, onde o espaço disponível não constitui um problema e a produção de lamas é relativamente reduzida. A principal vantagem da aplicação de sistemas deste tipo são os baixos custos de investimento e exploração. Figura 5 – Leitos de secagem de lamas (adaptado de DMC Contracting) Nas ETARs de maior dimensão são utilizados sistemas mecânicos para a desidratação das lamas, dos quais se destacam os filtros vácuo, os filtros prensa, os filtros banda e as centrifugadoras. Os filtros vácuo são um sistema de desidratação de lamas que apesar de muito utilizado no passado, já não representa uma solução viável para as ETARs atuais, devido à complexidade do processo e aos elevados custos de manutenção e operação. A desidratação das lamas em filtros prensa é um processo eficiente, todavia o facto de não funcionar em contínuo torna esta tecnologia pouco utilizada no tratamento de efluentes domésticos. No entanto, tem sido desenvolvido um sistema de filtro prensa do tipo parafuso sem fim, que permite um funcionamento contínuo e que apresenta valores de eficácia próximos dos filtros de prensa convencionais (Pita, 2002). 14 Os filtros banda são sistemas de desidratação na qual as lamas são sujeitas a um processo de condicionamento químico (adição de polímero) e são submetidas a uma pressão elevada. Quando a acumulação das lamas atinge um determinado nível é automaticamente acionado o sistema de tração que permite a substituição da tela saturada por uma equivalente limpa. Estes tipos de filtros são resistentes à corrosão, apresentam boa flexibilidade e são de fácil operação e manutenção (Pita, 2002). Figura 6 – Filtro de banda para desidratação de lamas (adaptado de HUBER) A desidratação de lamas por centrifugação é um processo totalmente automatizado, estando no entanto limitado apenas à possibilidade de alterar a velocidade de centrifugação, o caudal de lamas e a dosagem de polímero. As centrífugas podem ser utilizadas para desidratar lamas sem utilização de condicionamento químico, mas a captura de sólidos e a qualidade da água clarificada é melhorada consideravelmente quando os sólidos são condicionados com polímeros (Metcalf & Eddy, 1991). Este tipo de equipamento engloba vantagens quando existem grandes quantidades de óleos e gorduras nas lamas, operando com uma maior limpeza de instalação e menor libertação de cheiros (Pita, 2002). No entanto é um sistema que acarreta elevados custos de investimento e de exploração. Figura 7 – Centrífuga para desidratação de lamas (adaptado de ANDRITZ) 21 4.4 Vermicompostagem A vermicompostagem é uma tecnologia de tratamento e valorização controlada da fração orgânica dos resíduos, em que se utiliza espécies de minhocas Epígeas como agente biológico em simbiose com a fauna microbiana. A engenharia na vermicompostagem tem vindo a desenvolver-se e a posicionar-se como um método de baixo custo e gerador de economias de escala (Lourenço, 2010). A vermicompostagem apresenta vantagens comparativamente a outros processos como a compostagem ou a digestão anaeróbia, essencialmente ao nível da qualidade do produto final, nos custos de investimento e operação, bem como na redução de microrganismos patogénicos e metais pesados (Lourenço, 2010). A aplicação desta tecnologia no tratamento de lamas de ETAR está limitada a instalações de pequena dimensão, devido à necessidade de grandes áreas para a sua aplicação. No entanto, têm vindo a ser elaborados estudos para aplicação a grande escala de instalações de vermicompostagem para o tratamento das lamas produzidas em ETARs. 22 5 Opções de destino final de lamas 5.1 Valorização agrícola A valorização agrícola das lamas, quando bem aplicada, é a opção de destino final mais vantajosa em termos técnicos, económicos e ambientais. Esta é a única possibilidade de destino final que permite valorizar aquilo que as lamas têm de mais importante na sua composição, nomeadamente os nutrientes e a matéria orgânica (Sousa, 2005). A utilização das lamas na agricultura permite aumentar o teor de matéria orgânica nos solos, assegurando assim a manutenção da fertilidade e a conservação do solo. A presença de nutrientes nas lamas pode suprir algumas das necessidades dos solos, diminuindo assim a necessidade de utilização de fertilizantes químicos. No quadro seguinte apresenta-se a comparação entre os fertilizantes comerciais e as lamas de ETAR estabilizadas ao nível da presença de azoto, fósforo e potássio. Tabela 1 – Comparação entre o teor de nutrientes nos fertilizantes comerciais e nas lamas (adaptado de Metcalf&Eddy , 1991) Nutrientes (% de matéria seca)) Azoto Fósforo Potássio Valores relativos aos fertilizantes utilizados na agricultura 5 10 10 Valores relativos às lamas estabilizadas 3,3 2,3 0,3 A aplicação de lamas de ETAR em solos agrícolas, para além do poder fertilizante, pode representar também um eficiente corretor alcalino. As lamas, quando tratadas através de processos de estabilização química com cal, apresentam valores de pH elevados, podendo com isso melhorar as caraterísticas de solos com elevados índices de acidez. Apesar das vantagens inerentes a esta valorização, os benefícios da utilização de lamas nos solos agrícolas, só se fazem sentir quando esta aplicação é efetuada corretamente, respeitando as épocas e as técnicas de aplicação, as quantidades a depositar e as condicionantes do solo, do clima e das culturas agrícolas (EEA, 1997). A produção de lamas é relativamente constante ao longo do ano, no entanto, a aplicação destas na agricultura é sazonal, devendo assim existir locais de armazenamento temporário das lamas até que estejam reunidas as condições pretendidas para a sua valorização. Este armazenamento temporário das lamas e a necessidade de encontrar terrenos agrícolas que 23 cumpram os requisitos legais, representam alguns dos obstáculos da opção de utilizar as lamas para a valorização agrícola (EEA, 1997). As lamas podem também conter substâncias prejudicais aos solos onde são aplicadas, como metais pesados, contaminantes químicos orgânicos e microrganismos patogénicos. A presença destas substâncias pode desvalorizar ou mesmo inutilizar as lamas, impedindo assim que estas sejam utilizadas como corretor do solo e fertilizante agrícola (Sousa, 2005). Os problemas ambientais causados pela valorização agrícola de lamas são a volatilização de poluentes para o ar, as emissões de poluentes para as águas superficiais e para o solo, a produção de odores e as emissões de escape devido ao transporte das lamas. Estes problemas incorrem em custos indiretos, que devem ser minimizados. Independentemente da origem das lamas e do tipo do solo onde são depositadas, esta opção de valorização está sujeita ao regime jurídico definido pelo DL nº 276/2009, que transpõe para a ordem interna a Diretiva nº 86/278/CEE, do Conselho, de 12 de junho. Segundo este Decreto-lei as ETARs são responsáveis por fazer análises periódicas às lamas, de forma a controlar a presença de metais pesados, contaminantes químicos orgânicos e microrganismos patogénicos, garantindo que os valores limite na lei sejam respeitados em todos os parâmetros. As ETARs devem também desenvolver processos de tratamento da fase sólida que tenham em vista a higienização das lamas produzidas, adaptando assim as suas características físicas e composição química aos solos onde irão ser aplicadas. Para isso deve-se ter um profundo conhecimento dos sistemas de estabilização utilizados, sejam eles físicos, químicos ou biológicos, e adequar o tratamento às necessidades dos consumidores. Figura 13 – Valorização agrícola de lamas (adaptado de Bioblog) Os custos diretos relativos à utilização de lamas na agricultura são: custos de transporte da estação de tratamento até ao armazenamento e deste até à exploração agrícola, custos das análises feitas para determinar a qualidade das lamas e do solo, investimentos feitos em armazenamento e equipamento de dispersão das lamas, custos operacionais, custos com as 24 operações agrícolas no terreno depois de adicionadas as lamas e custos de carácter administrativo (EEA, 1997). Esta opção de destino final tem elevados consumos de energia associados ao transporte das lamas até aos locais de armazenamento e destino final, existindo também a possibilidade de se necessitar de quantidades significativas de energia elétrica no caso de se optar por realizar também a compostagem das lamas. Por outro lado, a valorização agrícola das lamas é vista como uma reciclagem de um resíduo que de outra forma teria de ser incinerado ou depositado em aterro, sendo que a sua aplicação tem o importante benefício de diminuir as necessidades de fertilizantes químicos na agricultura. Para garantir uma perfeita higienização e para evitar a eventual poluição do solo e dos cursos de águas, é aconselhável fazer a compostagem das lamas. Este processo de degradação aeróbia permite higienizar as lamas geradas em estações de tratamento devido às temperaturas atingidas (50-60ºC) (Costa et al, 2002). A existência de uma central intermédia de compostagem permite não só melhorar a qualidade das lamas, como também funcionar como um local de armazenamento temporário até que as condições para a aplicação nos solos agrícolas cumpram os requisitos legais. A compostagem pode também constituir uma forma de contornar a legislação existente, uma vez que as lamas depois de submetidas a processos de compostagem caem num vazio legislativo, devido à inexistência de legislação em vigor, em Portugal, quanto à qualidade do composto (Candeias, 2008). As ETARs optam normalmente por contratar serviços externos no caso de optarem pela valorização agrícola das lamas. Estas empresas têm já uma vasta experiência neste tipo de operações de valorização, possuindo desde logo infraestruturas para o armazenamento e/ou compostagem das lamas. Apesar da existência de legislação abrangente nesta área, existem ainda algumas dúvidas quanto à segurança de aplicar diretamente as lamas em solos agrícolas, ou nas proximidades de zonas sensíveis, como a existência de águas superficiais ou subterrâneas. Estas preocupações estão na origem de estudos para a revisão da legislação nacional e comunitária, existindo assim a necessidade de ter um conhecimento profundo das alternativas de destino final das lamas de ETAR, como a incineração e a deposição em aterro. 5.2 Incineração A incineração das lamas consiste numa combustão completa, em que se consegue uma redução de volume significativa das lamas desidratadas, podendo representar uma forma de valorização nos casos em que a energia produzida no processo é aproveitada. 25 Em Portugal não existem processos de incineração de lamas de ETARs, no entanto esta é uma prática muito comum em países desenvolvidos, devido à inexistência nas proximidades de locais para a valorização agrícola e para a deposição em aterro, e devido também às políticas de sustentabilidade energética de alguns países. Para além da redução de volume e da possível recuperação do calor gerado no processo de combustão, a incineração tem a vantagem de destruir microrganismos patogénicos e compostos tóxicos presentes nas lamas (Metcalf & Eddy, 1991). As principais desvantagens associadas aos sistemas de incineração são os elevados custos de investimento e exploração, a necessidade de mão de obra qualificada, a emissão de poluentes para o ar resultantes do processo de combustão, a produção de cinzas que devem ter um destino adequado e a produção de alguns resíduos que devido às características apresentadas devem ser classificados como perigosos. (Metcalf & Eddy, 1991). As cinzas resultantes do processo de combustão podem conter uma concentração elevada em metais pesados, representando a deposição em aterro o destino final mais utilizado. Existe também a possibilidade de se utilizar as cinzas na indústria cerâmica, conferindo ao material uma melhor estrutura. No entanto a composição variável das cinzas tornam este tipo de valorização material pouco utilizada. A incineração das lamas é uma alternativa à valorização agrícola, sendo que a este nível os processos de estabilização e higienização das lamas não tem uma importância tão vital como nos casos de deposição nos terrenos agrícolas. Os processos biológicos de estabilização das lamas são ainda responsáveis pela redução do material volátil presente nas lamas, reduzindo assim o seu poder calorífico (Metcalf & Eddy, 1991). As lamas desidratadas apresentam teores elevados de humidade para serem incineradas. Para contornar este problema as lamas devem ser submetidas a processos de secagem térmica, ou em alternativa, incineradas com auxílio de um combustível auxiliar. Os processos de incineração de lamas podem ser divididos em duas categorias: monocombustão em incineradores dedicados, ou co-combustão em conjunto com RSU, em cimenteiras ou em centrais termoelétricas a carvão. A tecnologia mais adequada para a mono-incineração das lamas é a combustão em leitos fluidizados, uma vez que este sistema tolera índices mais elevados de humidade que as restantes alternativas (Simão, 2011). A produção de lamas numa única ETAR normalmente não justifica o investimento associado a uma central de incineração, sendo que nos casos em que se optar por esta opção de destino final, devem ser desenvolvidos esforços de centralização de um sistema de incineração com a capacidade de tratar lamas provenientes de várias ETARs. 26 Figura 14 – Sistema de incineração de lamas (adaptado de Degrémont) A combustão das lamas em sistemas de incineração já existentes permite contornar os elevados custos de investimento associados aos sistemas de incineração. Este tipo de opção depende, no entanto, da existência de infraestruturas que estejam legalmente possibilitadas a utilizar as lamas como combustível. A incineração das lamas de ETARs em sistemas de tratamento de RSU possibilita a centralização do tratamento de duas tipologias diferentes de resíduos, permitindo assim obter-se economias de escala a vários níveis. Em Portugal, ao contrário do caso das lamas, existem já sistemas de incineração de RSU em funcionamento, podendo representar uma alternativa viável de destino final das lamas geradas nas proximidades destas instalações, onde a valorização agrícola não é possível. Em termos legais não devem existir condicionantes à prática de incinerar as lamas em conjunto com os RSU, uma vez que as lamas são classificadas por lei como um resíduo não perigoso. A coincineração das lamas em cimenteiras tem vindo a ser uma prática cada vez mais comum. Esta alternativa permite incorporar as lamas no produto final da incineração, o clinquer, funcionando também como combustível alternativo. As cimenteiras têm vindo a promover a utilização de combustíveis auxiliares nos processos de produção de cimento, como é o caso das lamas produzidas em ETARs. A empresa Secil tem desenvolvido estudos para a secagem das lamas utilizando fontes de energia renováveis, ou através do calor residual do processo de combustão (Secil, 2010). A existência de centrais termelétricas nas proximidades das ETARs pode também representar uma solução de destino final das lamas. Nestes casos, o calor gerado no processo pode também ser utilizado para se realizar uma secagem prévia das lamas antes de serem adicionadas aos fornos de combustão (Rulkens, 2008). 27 5.3 Deposição em aterro A deposição em aterro é uma alternativa viável quando as lamas não apresentam condições para serem utilizadas como fertilizantes na agricultura, no entanto, esta solução não aproveita o conteúdo material e energético das lamas. Esta deposição pode ser realizada em aterros de RSU ou em aterros dedicados para a deposição de lamas. Em Portugal, a opção restringe-se apenas à primeira alternativa, uma vez que, atualmente não existem aterros dedicados em funcionamento. A opção de deposição das lamas em aterro representava até à poucos anos o principal destino final das lamas produzidas em ETARs. No entanto, devido aos incentivos associados à diminuição dos resíduos biodegradáveis a ser enviados para aterro, esta opção tem-se tornado sucessivamente mais cara, diminuindo assim a quantidade de lamas enviadas para aterro. Para que sejam admitidas em aterro, o Decreto-Lei nº 183/2009 define que as lamas devem ter teores de humidade inferiores a 65%. Na prática este é um problema para as ETARs, uma vez que os sistemas de desidratação utilizados normalmente não chegam a estes valores, sendo assim necessário adicionar-se um material estruturante às lamas, ou recorrer a sistemas de secagem térmica. Figura 15 – Deposição de lamas em aterro sanitário (adaptado de VCSTAR) Os aterros têm impactes ambientais decorrentes da sua atividade, nomeadamente a emissão de substâncias com efeito de estufa para a atmosfera (que pode ser minimizado no caso de existir a recolha do biogás produzido) e a poluição das águas e dos solos nas proximidades do aterro. Em suma, e tendo em conta o Princípio da Hierarquia da Gestão dos Resíduos, a deposição das lamas em aterro é a opção de destino final menos adequada para as lamas produzidas em ETARs, devendo representar apenas uma solução temporária nos casos em que existem problemas associados à deposição agrícola ou incineração, ou uma alternativa quando estas opções são de todo impraticáveis. 28 6 Metodologia Nesta dissertação são estudados diferentes cenários para o destino final das lamas de uma ETAR, dimensionada para servir uma população equivalente de 200 000 habitantes, equipada com tratamento preliminar (gradagem, desengorduramento e desarenação), primário (decantação gravítica) e secundário (tratamento biológico por lamas ativadas) do efluente. As simulações apresentadas baseiam-se em valores de projeto, considerando-se que as características do efluente a tratar não variam consideravelmente ao longo do tempo. Numa primeira fase, descreve-se o processo utilizado no tratamento da fase líquida e da fase sólida na ETAR, realizando-se também a simulação da quantidade de lamas produzidas nos diferentes processos utilizados. Ainda nesta fase, faz-se um balanço energético relativo aos sistemas escolhidos para o tratamento das lamas produzidas na ETAR. Posteriormente propõem-se quatro cenários distintos para o destino final das lamas produzidas. Para além da quantificação das lamas a enviar para destino final, realizam-se, sempre que necessário, dimensionamentos dos equipamentos e instalações para a implementação das tecnologias escolhidas. Para cada cenário efetua-se uma comparação dos custos associados nas diferentes opções de destino final. No cálculo destes custos tem-se em consideração não só dados obtidos na bibliografia, mas também alguns exemplos práticos dos quais se obtiveram valores credíveis, como estudos dos preços de mercado e dados relativos a instalações já em funcionamento. Nas situações em que as tecnologias de tratamento das lamas são da competência da ETAR, os custos de investimento e de exploração devem ser estimados. Na elaboração de projetos, os custos de exploração são normalmente divididos em custos fixos e variáveis. Os custos fixos são constantes, independentemente do funcionamento da instalação, por outro lado, os custos variáveis dependem da quantidade de lamas a tratar. Na estimativa orçamental relativa aos diferentes cenários, não é realizada a distinção entre os custos fixos e variáveis, apresentando-se o valor de exploração contemplando desde logo estes dois parâmetros em conjunto. Cada opção de destino final está associada ao consumo e/ou produção de energia. A energia utilizada pode ser elétrica, térmica ou relativa ao transporte das lamas para os locais de tratamento, armazenamento ou destino final. Para a comparação do impacto ambiental ao nível destas diferentes formas de energia consumidas ao longo dos diversos cenários, utilizamse fatores de emissão de CO2 equivalente. 29 O fator de emissão utilizado para a energia elétrica é relativo aos resultados do grupo EDP no ano de 2012 (EDP, 2013). De referir que este fator de emissão também é utilizado quando se recorre à energia térmica proveniente da combustão do biogás numa caldeira, uma vez que essa opção de valorização inviabiliza a produção de energia elétrica, que seria vendida à rede. Em todos os cenários abordados, é necessário se recorrer a veículos especializados para se fazer o encaminhamento das lamas e outros subprodutos, como o composto produzido nas centrais de compostagem e as cinzas resultantes do processo de incineração. Os fatores de emissão relativos a este transporte foram disponibilizados pela empresa Degrémont através da ferramenta Lifecarbontool, obtidos recorrendo à metodologia referente ao GHG Protocol Corporate Accounting and Reporting Standard (ASTEE, 2009), variando consoante o tipo de veículo utilizado. De salientar que neste estudo se consideram apenas as emissões GEE referentes aos consumos de energia nos diferentes cenários, não se contabilizando as emissões relativas aos processos de degradação de matéria orgânica ou ciclo de vida dos materiais utilizados no tratamento das lamas. Por fim, realiza-se uma comparação final dos diferentes cenários ao nível da sua aplicabilidade, contabilizando os fatores económicos e ambientais já referidos e também condicionantes relativas à aceitação social dos destinos finais sugeridos nesta dissertação. 30 7 Caraterização da ETAR em estudo 7.1 Descrição A ETAR em estudo está dimensionada para servir uma população equivalente de 200 000 habitantes, esperando-se assim uma elevada produção de lamas. As tecnologias de tratamento escolhidas dirigem-se para a minimização da quantidade de lamas, de forma a diminuir os custos associados ao transporte e encaminhamento para destino final. Nessa escolha, contabilizam-se também aspetos relacionados com o consumo e a produção de energia elétrica nas instalações da ETAR. A ETAR está equipada com sistemas de tratamento preliminar, primário e secundário do efluente. Os subprodutos gerados no tratamento preliminar não são valorizáveis em conjunto com as lamas produzidas no tratamento primário e secundário, não sendo portanto alvo de estudo nesta dissertação. O tratamento base das lamas produzidas na ETAR em estudo inclui espessamento, digestão anaeróbia e desidratação mecânica das lamas primárias e secundárias, complementando-se o processo com outras tecnologias de tratamento, dependendo das diferentes opções de destino final. O esquema de funcionamento da ETAR é apresentado na figura16, sendo que de seguida se justificam as opções tomadas para o tratamento das lamas. Figura 16 – Esquema de tratamento da fase líquida e da fase sólida na ETAR em estudo 37 Para o funcionamento dos digestores anaeróbios definiu-se uma temperatura de 35 °C, sendo assim necessário fornecer calor ao sistema durante o período de digestão das lamas. Esse valor depende principalmente da energia necessária para o aquecimento das lamas e da energia dissipada pelas superfícies do reator. Nesta simulação definiu-se uma temperatura mínima das lamas à entrada do digestor de 12 °C e uma temperatura mínima do ar e do solo no exterior dos digestores de 10 °C. Existem ainda outras perdas de energia ao longo do processo, que não sendo tão significativas se optou por contabilizar um fator de 10%, representando assim um rendimento de 90% em relação à energia térmica disponível. Na tabela seguinte estão expostos os valores definidos e o cálculo final de energia necessária para o aquecimento dos digestores. Tabela 11 – Cálculo das necessidades energéticas para o funcionamento dos digestores Calor específico das lamas 4200 J/kg.°C Coeficiente de transmissão de calor da cobertura superior dos digestores – 1 1,59 W.m2.°C Coeficiente de transmissão de calor do fundo dos digestores – 1 0,40 W.m2.°C Coeficiente de transmissão de calor das paredes de betão não enterradas – 1 0,79 W.m2.°C Coeficiente de transmissão de calor das paredes de betão enterradas – 1 0,68 W.m2.°C Percentagem de digestor enterrado 35 % Perdas de calor pela superfície superior dos digestores – 2 1,380 GJ/d Perdas de calor pelo fundo dos digestores – 2 0,345 GJ/d Perdas de calor pelas paredes não enterradas – 2 0,357 GJ/d Perdas de calor pelas paredes enterradas – 2 0,165 GJ/d Calor necessário para manter as lamas à temperatura de funcionamento – 3 29,512 GJ/d Calor necessário a fornecer ao digestor – 4 35,287 GJ/d Calor necessário a fornecer ao digestor – 5 9.802 kW.h / d 1) Consultados em Metcalf & Eddy, 1991 2) Coeficiente de transmissão de calor × área × variação da temperatura 3) (Massa de lamas a digerir × calor específico das lamas × variação da temperatura) – perdas de calor pelas superfícies dos digestores 4) Considerando uma eficiência na transmissão de calor de 90% 5) Considerando um fator de conversão de 3,6 *106 J/ kW.h 38 O biogás produzido é o subproduto mais valioso da digestão anaeróbia das lamas devido ao seu elevado poder energético, consequente da elevada percentagem do gás metano na sua constituição. De seguida apresentam-se os cálculos relativos à produção de biogás e à energia disponível para posterior valorização num sistema de digestão anaeróbia com estas características. Tabela 12 – Cálculo da energia disponível no biogás produzido na digestão anaeróbia das lamas Fração de sólidos voláteis – 1 73,6 % Percentagem de sólidos voláteis destruídos durante a digestão 55 % Produção específica de biogás 0,8 m3/kg VS Produção de biogás – 2 5.339 m3/d Valor energético do metano 35800 kJ/m3 Percentagem de metano no biogás produzido 60 % Valor energético do biogás produzido – 3 114,7 GJ/d 1) (Massa de sólidos voláteis nas lamas primárias + massa de sólidos voláteis nas lamas secundárias) ÷ massa total de sólidos nas lamas a digerir 2) Quantidade de lamas a digerir × fração de sólidos voláteis × % sólidos voláteis destruídos durante a digestão × produção específica de biogás 3) Produção de biogás × valor energético do metano × % metano no biogás Para a valorização do biogás produzido são estudadas duas hipóteses, nomeadamente a utilização de um processo de cogeração (figura 17), com produção de energia elétrica e energia térmica, ou a utilização de uma caldeira (figura 18) para se aproveitar unicamente a energia térmica, produzida na combustão do biogás. A utilização de um processo de cogeração tem a vantagem de produzir energia elétrica que em caso de venda à rede poderá representar uma mais-valia financeira muito significativa para a entidade responsável pela exploração da ETAR. A opção de vender a energia à rede prende-se com o facto de se comercializar esta energia em regime especial de bonificação, visto se tratar de um recurso renovável, e de se conseguir produzir a energia em horas de maior consumo, onde o preço é mais elevado. A cogeração permite também a produção de calor que, para além de ser aproveitado para o aquecimento dos digestores anaeróbios, pode ser utilizado noutros sistemas de tratamento da ETAR que necessitem de energia térmica para o seu funcionamento. 39 Figura 17 – Valorização do biogás num sistema de cogeração A utilização de uma caldeira com o aproveitamento apenas da energia térmica do biogás é um sistema com uma eficiência relativamente elevada. Esta opção pode representar uma solução viável nos casos em que haja uma elevada necessidade de calor nos processos de tratamento, como é o caso da secagem térmica das lamas. Figura 18 – Valorização térmica do biogás numa caldeira Nas tabelas 13 e 14 apresentam-se os resultados relativos à produção de energia nas duas hipóteses propostas. 40 Tabela 13 – Produção de energia elétrica e energia térmica no sistema de cogeração Eficiência na produção de eletricidade 30 % Produção de energia elétrica – 1 34,4 GJ/d Produção de energia elétrica – 2 9.557 kW.h/d Eficiência na produção de energia térmica 50 % Produção de energia térmica – 3 57,3 GJ/d Produção de energia térmica – 4 15.928 kW.h/d Energia térmica disponível após o aquecimento dos digestores – 5 6.126 kW.h/d 1) Valor energético do biogás × eficiência de conversão 2) Considerando um fator de conversão de 3,6 *106 J/ kW.h 3) Valor energético do biogás × eficiência de conversão 4) Considerando um fator de conversão de 3,6 *106 J/ kW.h 5) Energia térmica produzida – energia necessária para o aquecimento dos digestores Tabela 14 – Produção de energia térmica no sistema de combustão do biogás em caldeira Eficiência na produção de térmica 85 % Produção de energia térmica – 1 97,5 GJ/d Produção de energia térmica – 2 27.077 kW.h/d Energia térmica disponível após o aquecimento dos digestores – 3 17.275 kW.h/d 1) Valor energético do biogás × eficiência de conversão 2) Considerando um fator de conversão de 3,6 *106 J/ kW.h 3) Energia térmica produzida – energia necessária para o aquecimento dos digestores Os valores apresentados permitem compreender a importância da utilização de sistemas de tratamento de lamas com consumos energéticos reduzidos, e principalmente o impacto da valorização do biogás num sistema de digestão anaeróbia numa ETAR com estas dimensões. Com estas opções consegue-se, em teoria, um balanço energético positivo relativamente ao tratamento da fase sólida nas ETARs. 41 8 Simulação de Cenários para o destino final das Lamas produzidas 8.1 Cenário 1 8.1.1 Descrição Neste cenário estuda-se a opção de contratar uma empresa especializada para o encaminhamento das lamas para valorização agrícola. Os serviços contratados, para além das operações de transporte e valorização, incluem também o armazenamento temporário das lamas até que estejam reunidas as condições de deposição no solo. Em Portugal, esta é a opção mais comum por parte das ETARs que pretendem realizar a valorização agrícola das lamas produzidas, passando as responsabilidades para a empresa contratada mediante o pagamento de uma taxa específica por tonelada de lama que se pretende enviar para valorização. Para as lamas poderem ser utilizadas como fertilizante na agricultura devem cumprir os parâmetros definidos no Decreto-Lei nº 276/2009, no entanto, normalmente o cumprimento dos valores limite definidos não representa um problema devido à natureza doméstica dos efluentes a tratar (Costa et al, 2002). Para além dos tratamentos de espessamento, digestão anaeróbia e desidratação, nesta simulação opta-se por realizar também a estabilização química das lamas através da adição de cal. Com esta opção pretende-se diminuir a emissão de odores e controlar o desenvolvimento de microrganismos patogénicos nas lamas desidratadas, durante o período de armazenamento. 8.1.2 Estabilização química das lamas A estabilização química das lamas através da adição de cal é um processo simples, que permite impedir que as lamas entrem em putrefação no período de armazenamento até estarem reunidas as condições de deposição no solo. Este processo tem especial importância no caso de existirem solos com elevados índices de acidez, podendo assim as lamas estabilizadas com cal representar um eficaz corretor de pH para futura exploração agrícola desses terrenos. A adição de cal implica um aumento da quantidade de lamas a enviar para destino final. Esta característica tem especial importância no caso em estudo, uma vez que a produção de lamas 42 é muito elevada, necessitando-se assim de uma quantidade significativa de cal para se proceder à sua estabilização. Neste cenário define-se a adição específica de 190 gramas de hidróxido de cálcio (cal hidratada) por cada quilograma de matéria seca nas lamas desidratadas (Metcalf & Eddy, 1991). Na tabela seguinte apresentam-se os resultados relativos à necessidade de cal hidratada e à produção de lamas para valorização agrícola. Tabela 15 – Estabilização química das lamas desidratadas Matéria seca nas lamas desidratadas 9.123 kg MS/d Produção de lamas desidratadas 41.469 kg/d Necessidades de hidróxido de cálcio – 1 1.733 kg Ca(OH)2/d Produção total de lamas após a estabilização química – 2 43.203 kg/d 1) Considerando uma adição específica de 190 g Ca(OH)2 / kg MS 2) Massa de lamas desidratadas + massa de hidróxido de cálcio adicionado Da análise da tabela apresentada, verifica-se a necessidade de adicionar diariamente cerca de 1733 quilogramas de cal hidratada às lamas. Esta adição, para além do custo direto associado à exploração do sistema de estabilização química, tem impacto nos custos relativos à valorização agrícola, uma vez que a quantidade de lamas produzidas é superior. 8.1.3 Custos O principal custo associado à estabilização química é relativo à aquisição de cal viva, (CaO), que tem um preço de mercado de cerca de 100 euros por tonelada. A formação de cal hidratada (Ca(OH)2)a partir de cal viva está descrita na seguinte equação. Equação 1 A partir da estequiometria relativa à equação apresentada, e tendo em conta a utilização diária de cerca de 1733 kg de cal hidratada, estima-se a necessidade de adquirir cerca de 1312 kg de cal viva por dia para realizar a estabilização química das lamas. Os custos de investimento associados à estabilização química das lamas podem ser considerados desprezáveis, contudo este processo exige alguma manutenção e um consumo energético que devem ser contabilizados. 43 A: tremonha de alimentação instalada em baixo do silo de cal B: misturador mecânico C: bomba do tipo parafuso sem fim para elevação de cal D: doseador de cal do tipo parafuso sem fim E: bomba para elevação de lamas com cal para silo de armazenamento Da análise da figura 19 verifica-se que apenas se necessita de energia elétrica para sistemas de bombagem (C, D e E) e na mistura entre as lamas e a cal (B). Mais á frente, no estudo das emissões de GEE relativas a este cenário (subcapítulo 8.1.4) pode-se verificar, como seria de esperar, que o consumo específico de energia elétrica na estabilização química das lamas é consideravelmente mais reduzido em relação às tecnologias de tratamento da fase sólida já abordadas ao longo desta dissertação. A manutenção dos equipamentos neste processo é também relativamente reduzida, uma vez que as características alcalinas da mistura da cal com as lamas diminuem a corrosão nas condutas. Por outro lado, é importante referir que a elevação das lamas com cal para o silo de armazenamento é efetuada a pressão elevada, o que associado ao facto da adição de cal diminuir o poder lubrificante conferido pelos polímeros adicionados na desidratação das lamas, aumenta o efeito abrasivo nas paredes das condutas, podendo existir regularmente a necessidade de substituição. Assim sendo, e devido à dificuldade de se obter os dados relativos aos custos de exploração na estabilização química das lamas, definiu-se que na prática estes custos representam 10% do custo de aquisição de cal viva. A contratação de serviços especializados para o encaminhamento das lamas, é concretizada através do pagamento de uma taxa por cada tonelada de lama enviada para valorização agrícola. Esta taxa tem já em conta o transporte e a necessidade de armazenamento prévio das lamas até que estejam reunidas as condições de deposição. A B B C C A D D E E Figura 19 – Equipamentos necessários para a estabilização química das lamas 44 Para a determinação dos custos associados à valorização agrícola das lamas recolheram-se várias informações associadas a esta opção de destino final. Os valores recolhidos apontam para uma variação da taxa específica entre 25 e 35 euros por tonelada de lama. Neste cenário adotou-se um valor médio (30 euros por tonelada de lama) para o desenvolvimento da estimativa de custos associada ao encaminhamento das lamas para valorização agrícola. Na tabela seguinte apresentam-se os custos associados a este cenário de destino final das lamas produzidas na ETAR em estudo. Tabela 16 – Custos relativos ao cenário 1 Necessidade de cal viva para realizar a estabilização química das lamas 1.312 kg CaO/d Custos de aquisição de cal viva – 1 47.880 €/ano Custos energéticos e de manutenção dos equipamentos – 2 4.788 €/ano Custos de exploração relativos à estabilização química das lamas – 3 52.668 €/ano Produção total de lamas a enviar para valorização agrícola 43.203 kg/d Custo a pagar à entidade responsável pela valorização agrícola das lamas – 4 473.068 €/ano 1) Considerando um preço de mercado da cal viva de 100 euros por tonelada 2) Considerando que estes custos representam 10 % do custo de aquisição de cal viva 3) Custos de aquisição de cal viva + custos energéticos e de manutenção dos equipamentos 4) Produção de lamas × taxa específica para o encaminhamento das lamas Da análise dos valores apresentados, observa-se que o encaminhamento das lamas para valorização agrícola tem um impacto muito mais significativo nos custos finais do que o processo de estabilização química. Este valor deve-se à elevada quantidade de lamas produzidas e à taxa a pagar pelo encaminhamento para valorização agrícola. Assim sendo, torna-se importante desenvolver esforços para minimizar a quantidade de lamas produzidas nos processos da ETAR, e encontrar alternativas de valorização economicamente mais interessantes. 8.1.4 Emissões de GEE As necessidades energéticas relativas a este cenário têm em conta a energia necessária para a estabilização química das lamas e o seu encaminhamento para destino final, desde o local de produção até aos terrenos agrícolas onde se realiza a deposição final. A UE, através do documento Disposal and Recycling Routes for Sewage Sludge de 2001, define um consumo específico relativo à estabilização química das lamas de 5 kW·h de energia 45 elétrica por cada tonelada de matéria seca. Este valor deve-se à necessidade de energia para a bombagem e mistura das lamas com a cal (EC, 2001). O fator de emissão utilizado foi de 0,323 quilogramas de CO2 equivalente por kW·h consumido, relativo ao desempenho do grupo EDP no ano de 2012 (EDP, 2013). O encaminhamento das lamas, depois do processo de calagem, é realizado em camiões com uma capacidade de transporte de 20 toneladas, da responsabilidade da empresa contratada para realizar a valorização das lamas. O fator de emissão relativo ao transporte de lamas com estas características é de 0,00025 toneladas de CO2 equivalente por tonelada de lama transportada e quilómetro percorrido (Lifecarbontool, 2013). De referir que no cálculo das emissões de GEE relativas ao transporte das lamas desde a ETAR até aos locais de armazenamento temporário e destes até aos terrenos de deposição, considera-se uma única etapa, definindo-se uma distância total média de 50 quilómetros. Este valor tem em conta a predominância de solos ácidos no norte de Portugal (APA, 1980), onde as lamas estabilizadas com cal poderiam funcionar como corretor de pH. Nas tabelas seguintes apresentam-se os cálculos relativos às emissões de GEE referentes a este cenário. Tabela 17 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao consumo de energia elétrica na estabilização química das lamas Consumo de energia específico 5 kW·h /t MS Consumo de energia real 45,6 kW·h/d Emissões de CO2 equivalente – 1 0,015 t CO2 eq/d 1) Considerando um fator de emissão de 0,323 kg CO2 eq / kW.h Tabela 18 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao transporte das lamas para os terrenos de deposição final Distância percorrida 50 km Quantidade de lamas transportadas 43,20 t/d Emissões de CO2 equivalente – 1 0,540 t CO2 eq / d 1) Considerando um fator de emissão de 0,00025 t CO2 eq / t.km Da análise das tabelas anteriores, atenta-se que as emissões de GEE relativas ao processo de estabilização química das lamas são desprezáveis em comparação com as emissões associadas ao transporte das lamas para valorização agrícola. 46 8.2 Cenário 2 8.2.1 Descrição A compostagem das lamas permite estabilizar e higienizar as lamas devido às temperaturas relativamente elevadas, características da degradação aeróbia da matéria orgânica. Este processo representa uma forma de melhorar a qualidade das lamas que não apresentem condições para serem diretamente aplicadas nos solos agrícolas. Neste cenário estuda-se a possibilidade de enviar as lamas desidratadas para uma central de compostagem da fração orgânica dos RSU. As centrais de compostagem são cada vez mais frequentes para o tratamento de resíduos orgânicos em Portugal, devido às metas estabelecidas para a minimização dos resíduos que são enviados para aterro sanitário. Devido às dificuldades de se fazer a recolha seletiva da fração orgânica dos resíduos, as instalações de compostagem estão muitas vezes sobredimensionadas, podendo assim existir a possibilidade de se estabelecer relações de simbiose entre a ETAR e a entidade responsável pela gestão dos RSU. Figura 20 – Central de Valorização Orgânica da Lipor (adaptado de Lipor) Esta opção permite contornar dois dos maiores problemas das ETARs ao nível da valorização agrícola das lamas produzidas, nomeadamente o armazenamento prévio das lamas até que estejam reunidas as condições de deposição e a necessidade de encontrar terrenos agrícolas com disponibilidade para receber as lamas, que cumpram os requisitos legais. Para se desenvolverem as condições de compostagem necessárias, o pH das lamas deve-se encontrar próximo da neutralidade, não se recorrendo por isso à adição de cal para a estabilização química. Assim sendo, é necessário proceder-se a um controlo ainda mais rigoroso do processo de digestão anaeróbia, de forma a impedir que as lamas desidratadas sejam uma fonte de emissão de odores desagradáveis durante o período de armazenamento e transporte para a central de compostagem. 53 Na tabela seguinte são apresentados os resultados relativos à mistura entre as lamas e o material estruturante para o processo de compostagem. Tabela 27 – Cálculo do volume diário de material a tratar na central de compostagem Necessidade específica de material estruturante – 1 0,79 kg/kg de lama Volume de lama 39,0 m3/d Massa de lamas desidratadas 41.469 kg/d Massa do material estruturante – 2 32.671 kg/d Volume do material estruturante – 3 65,3 m3/d Volume total para compostagem – 4 104,4 m3/d 1) Material estruturante adicionado para se atingir o valor pretendido para a razão C/N (25) 2) Massa de lama desidratadas × necessidade específica de material estruturante 3) Considerando uma densidade de 500 kg/m3 4) Massa de lamas desidratadas + massa de material estruturante a adicionar Da análise da tabela anterior, observa-se que o volume de material estruturante a adicionar à mistura é superior ao volume de lamas que será sujeito ao processo de compostagem. O grau de humidade da mistura no processo de compostagem deve também ser conservado entre 40% e 60% (Levy et al, 2006). Tendo em conta as características dos materiais a tratar (tabelas 25 e 26) e as quantidades misturadas (tabela 27), o grau de humidade esperado ronda os 52% estando assim reunidas as condições de compostagem requeridas ao nível da humidade e da razão C/N. Na prática nem sempre é fácil obter um compromisso entre estes dois parâmetros, sendo que nos casos em que o valor da humidade é demasiado reduzido pode-se adicionar água ao processo. Por outo lado, quando os valores da humidade estão acima do limite estimado devese proceder à seleção de um material estruturante com menores teores de humidade, ou em alternativa realizar uma secagem térmica das lamas, o que dificilmente pode representar uma opção viável devido à elevada quantidade de energia necessária neste processo. A capacidade mínima relativa ao armazenamento temporário das lamas e do material estruturante deve ser de 2 e 7 dias, respetivamente. Este armazenamento não deve ultrapassar os 3 metros de altura, de forma a impedir que as lamas atinjam condições de degradação anaeróbia e sejam uma fonte de emissão de odores desagradáveis. Na tabela seguinte apresentam-se os valores da área necessária para o armazenamento das lamas e do material estruturante. 54 Tabela 28 – Cálculo da área necessária para o armazenamento das lamas desidratadas e do material estruturante Tendo em conta os valores apresentados na tabela anterior e a necessidade de uma maior área disponível de armazenamento, em caso de paragem do processo de compostagem, adotou-se os valores de 45 e 175 m2 para o armazenamento das lamas desidratadas e do material estruturante, respetivamente. No processo de compostagem as lamas começam por uma fase de degradação ativa, de seguida o composto produzido passa por um processo de maturação e é armazenado até ser encaminhado para os consumidores finais. A degradação ativa é caracterizada por uma intensa atividade microbiana onde é degradada grande parte da matéria orgânica presente nas lamas. Esta fase realiza-se em canais com 3 metros de largura, 3 metros de altura e 60 metros de comprimento, considerando-se uma duração de 21 dias. A utilização de canais permite conseguir tempos de retenção inferiores em relação a grande parte das alternativas de compostagem, possibilitando assim reduzir a área necessária para se efetuar a degradação ativa das lamas. Esta vantagem é muito significativa quando se pretende estabilizar uma grande quantidade de lamas, como se observa no caso em estudo. A utilização de canais nesta fase possibilita também controlar os parâmetros que afetam o processo de compostagem das lamas, permitindo o acesso visual e a recolha de amostras ao longo de todo o segmento dos canais. Com isto, obtém-se um composto de qualidade e que ganha mais facilmente a aceitação do mercado. Após a degradação ativa das lamas, estas têm de passar por um processo de maturação onde são degradados os compostos mais complexos. A maturação do composto é realizada através de um sistema de pilhas arejadas, uma vez que esta fase de tratamento não necessita de um controlo tão apertado dos parâmetros do processo de compostagem. As pilhas têm 6 metros de largura, 3 metros de altura e 60 metros de comprimento, sendo distribuídas ao longo de longas plataformas horizontais que permitem o arejamento do composto a partir da base. A maturação das lamas é um processo mais demorado, estimando-se uma duração de 30 dias, no entanto, nesta fase as lamas já sofreram uma redução de volume na ordem dos 50%, consequente da intensa atividade microbiana na fase de degradação ativa. Nas tabelas seguintes apresentam-se os valores relativos à área necessária relativa aos canais para degradação ativa das lamas e às pilhas para maturação do composto produzido na central de compostagem. Área necessária para o armazenamento das lamas desidratadas 26,0 m2 Área necessária para o armazenamento do material de estruturante 152,5 m2 55 Tabela 29 – Cálculo da área necessária para a fase de degradação ativa das lamas Volume necessário dos canais – 1 2.192 m3 Volume unitário dos canais – 2 540,0 m3 Canais necessários – 3 5 - Área necessária para os canais – 4 900 m2 Área total para a estabilização ativa das lamas – 5 1140 m2 1) Volume diário de mistura × tempo de retenção 2) Comprimento × largura × altura 3) Volume necessário para a degradação ativa ÷ volume unitário dos canais; arredondado por excesso 4) Área unitária dos canais × número de canais 5) Considerando um espessamento entre canais de 1 metro para operações de manutenção Tabela 30 – Cálculo da área necessária para maturação do composto produzido Volume de composto a maturar 52,2 m3/d Volume necessário das pilhas – 1 1.565,8 m3 Volume unitário das pilhas – 2 360,0 m3 Pilhas necessárias – 3 5 - Área necessária para as pilhas – 4 1800 m2 Área total para a maturação do composto – 5 2280 m2 1) Volume diário de composto a maturar × tempo de retenção 2) (Comprimento × largura × altura) ÷ 3 3) Volume necessário para a maturação ÷ volume unitário das pilhas; arredondado por excesso 4) Área unitária das pilhas × número de pilhas 5) Considerando um espessamento entre pilhas de 2 metros para a operação dos equipamentos Na fase de maturação a redução de volume esperada é da ordem dos 20%, representado assim uma produção de composto total de cerca de 42 m3 por dia. Tal como no cenário anterior espera-se uma comercialização de composto a granel de 50%, sendo que os restantes 50% são vendidos em sacos. Por fim, são apresentadas as áreas relativas ao ensacamento e armazenamento do composto e ao edifício de controlo. 56 Tabela 31 – Áreas complementares da central de compostagem Ensacamento 75 m2 Armazenamento do composto para venda a granel 500 m2 Armazém para composto ensacado 600 m2 Edifício de controlo 800 m2 Os dados apresentados ao longo deste subcapítulo, ajudam a perceber a ordem de grandeza de uma central de compostagem com estas caraterísticas. A necessidade total de terreno implica ainda a necessidade de áreas neutras para operações de manutenção, controlo e movimentação de equipamentos. O esquema de funcionamento da central de compostagem de lamas dimensionada neste cenário encontra-se apresentado na figura seguinte. Figura 21 – Esquema de funcionamento da central de compostagem dimensionada 57 8.3.3 Custos A construção de uma central de compostagem para o tratamento de lamas implica um elevado investimento inicial e custos de exploração significativos. Para fazer a estimativa destes custos utilizaram-se valores retirados da bibliografia. A FCCA estima que os custos de investimento numa central de compostagem, com estas características, variam entre 220 e 510 euros por tonelada de matéria seca anual a tratar (FCCA, 2000). O valor adotado foi de 350 euros por tonelada de matéria seca anual. Este valor teve em consideração alguns exemplos práticos já estudados em Portugal, assim como a possibilidade de se obter economias de escala numa central de compostagem com estas dimensões. O mesmo artigo prevê uma variação dos custos de exploração relativos às centrais de compostagem entre 60 e 140 euros por tonelada de matéria seca (FCCA, 2000). Estes valores são significativamente superiores aos verificados no cenário anterior onde, as lamas eram sujeitas a compostagem em conjunto com a fração orgânica dos RSU. Esta diferença deve-se essencialmente à necessidade de material estruturante, quando se pretende fazer a compostagem dedicada das lamas. Posto isto, e tendo em conta a possibilidade de utilizar um material estruturante resultante de processos industriais e adquirido a custos relativamente reduzidos, estima-se um custo de exploração específico de 80 euros por tonelada de matéria seca a tratar na central de compostagem. A comercialização do composto produzido pode representar um importante fator de sustentabilidade financeira da central de compostagem das lamas. Esta comercialização espera-se que seja efetuada a preços de mercado, que em Portugal rondam os 8 cêntimos por litro. O sucesso relativo à venda do composto está sujeito a várias incertezas, sendo de realçar a necessidade de aceitação de mercado para uma eficaz comercialização. Para isso devem ser tornadas públicas as operações realizadas na central de compostagem, assim como controlar eficazmente os parâmetros do processo maximizando a qualidade final do composto. Na tabela seguinte apresentam-se os valores relativos aos custos de investimento e exploração na central de compostagem, assim como o valor esperado de receitas decorrentes da comercialização do composto produzido. 58 Tabela 32 – Custos relativos ao cenário 3 Massa de matéria seca para compostagem – 1 12.881 t MS / ano Custos de investimento estimados – 2 4.966.938 € Custos de exploração estimados – 3 1.135.300 €/ano Produção anual de composto 15.240 m3/ano Receitas relativas à comercialização do composto produzido – 4 1.219.205 €/ano 1) (Massa de lama + massa de material estruturante) × teor de sólidos da mistura 2) Massa de matéria seca anual para compostagem × custo específico de investimento adotado 3) Massa de matéria seca para compostagem × custo específico de exploração adotado 4) Produção de composto × preço estimado para a comercialização do composto Os custos de investimento são elevados, o que seria de esperar tendo em conta as dimensões apresentadas para a central de compostagem e a necessidade de maquinação para o funcionamento deste processo de estabilização biológica das lamas. Este valor implica um risco financeiro elevado, devendo-se por isso recorrer a estudos de mercado criteriosos. Da análise da tabela 32, verifica-se que a comercialização do composto permite financiar os custos de exploração decorrentes do funcionamento da central de compostagem das lamas. Importa referir que para além de não ser um dado adquirido que todo o composto produzido tem mercado, a produção estimada baseia-se nos dados de projeto esperando-se valores mais reduzidos se a produção de lamas for inferior, o que acontece se a ETAR não estiver a trabalhar na capacidade máxima. 8.3.4 Emissões de GEE Neste cenário, o cálculo das necessidade energéticas considera duas fases, nomeadamente o consumo de energia elétrica nas instalações da central de compostagem e o encaminhamento do composto produzido para os consumidores finais. O consumo de energia específico na central de compostagem foi obtido utilizando dados práticos relativos a tecnologias semelhantes às projetadas no dimensionamento realizado neste cenário. O valor estimado foi 35 kW.h por tonelada de lama a estabilizar, representando um consumo específico bastante superior ao utilizado no caso da central de compostagem de RSU (cenário 2). Mais uma vez, este facto pode ser explicado tendo em conta a necessidade de material estruturante para a compostagem dedicada das lamas, o que faz aumentar consideravelmente as necessidades de ar e a área necessária para a implementação desta tecnologia. 59 Os estudos de mercado apontam para uma necessidade equivalente de composto a granel e de composto ensacado, sendo por isso comercializados em quantidades idênticas. Tal como no cenário anterior, o composto a granel é transportado em veículos com uma capacidade de transporte de 10 toneladas, estimando-se um percurso médio de 50 quilómetros. Por outro lado, o composto ensacado percorre em média apenas 20 quilómetros, utilizando-se veículos com uma capacidade de transporte de 3,5 toneladas para realizar este encaminhamento. Nas tabelas seguintes são apresentados os valores referentes à emissão de GEE relativos a este cenário de destino final de lamas de ETAR. Tabela 33 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao consumo de energia elétrica na central de compostagem Consumo de energia específico 35 kW.h / t lama Consumo de energia real 1451,4 kW.h / d Emissões de CO2 equivalente – 1 0,469 t CO2 eq / d 1) Considerando um fator de emissão de 0,323 kg CO2 eq / kW.h Tabela 34 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao transporte do composto a granel até aos consumidores finais Composto vendido a granel – 1 12,5 t / d Distância percorrida 50 km Emissões de CO2 equivalente – 2 0,326 t CO2 eq / d 1) Considerando uma densidade do composto de 600 kg/m3 2) Considerando um fator de emissão de 0,00052 t CO2 eq / t.km Tabela 35 – Emissões de CO2 equivalente relativas ao transporte do composto ensacado até aos consumidores finais Composto vendido em sacos – 1 12,5 t / d Distância percorrida 20 km Emissões de CO2 equivalente – 1 0,383 t CO2 eq / d 1) Considerando uma densidade do composto de 600 kg/m3 2) Considerando um fator de emissão de 0,00153 t CO2 eq / t.km Da análise dos valores apresentados observa-se que neste cenário, e tal como na compostagem conjunta das lamas com a fração orgânica dos RSU (cenário 2), a ordem de grandeza das emissões relativas às diferentes fases são semelhantes, salientando-se também, que devido à localização da central de compostagem nas instalações da ETAR, não existem emissões decorrentes do transporte das lamas atá ao local de tratamento. 60 8.4 Cenário 4 8.4.1 Descrição Em Portugal existem em funcionamento algumas centrais de incineração de resíduos, que podem representar uma alternativa ao destino final das lamas que são enviadas para aterro. Uma das vantagens da incineração é que não existe a necessidade de um controlo tão apertado da composição química das lamas como quando se pretende realizar a valorização agrícola. Esta opção é assim muito útil no caso de existir a necessidade da ETAR tratar efluentes industriais com uma elevada carga de poluentes químicos, o que impediria desde logo a aplicação das lamas na agricultura. Figura 22 – Central de incineração da Lipor (adaptado de Lipor) Por outro lado, a incineração necessita de um elevado controlo das emissões gasosas consequentes do processo de combustão. Os parâmetros que devem ser respeitados ao nível dos gases produzidos constam do DL nº 85/2005, que unifica o quadro aplicável relativamente às tecnologias de incineração e coincineração para a eliminação de resíduos. Neste cenário estuda-se a hipótese de encaminhar as lamas para uma incineradora de RSU já em funcionamento, o que possibilita contornar os elevados custos de investimento característicos dos processos de incineração. Apesar do objetivo principal ser a redução da quantidade de resíduos enviados para aterro, as centrais de incineração de RSU têm também o objetivo de produzir energia elétrica a partir da energia térmica produzida nos processos de combustão. Assim sendo é importante garantir que as lamas não tenham índices de humidade muito elevados, que afetem a eficiência do processo. Apesar de terem uma elevada quantidade de matéria volátil, a combustão das lamas apenas atinge condições autogéneas quando o teor de sólidos é superior a 35% (Sousa, 2005). Para se obterem estes valores realiza-se uma secagem térmica das lamas nas instalações da ETAR. Esta secagem é responsável por um consumo de energia considerável, sendo por isso um assunto que deve ser analisado com bastante cuidado e onde várias alternativas devem ser estudadas. 61 8.4.2 Secagem térmica das lamas As lamas desidratadas apresentam ainda uma reduzida concentração de sólidos para que possam ser enviadas para incineração. Para aumentar a concentração de sólidos nas lamas, estudam-se duas alternativas para realizar a secagem térmica, nomeadamente o calor produzido no sistema de cogeração de energia (figura 17) e a energia térmica resultante da combustão do biogás numa caldeira (figura 18). No balanço energético relativo ao sistema de digestão anaeróbia (subcapítulo 7.3) calculou-se a produção de energia térmica nestas duas alternativas de valorização do biogás, representando-se de seguida os valores com interesse para esta simulação. Tabela 36 – Propriedades das lamas desidratadas e energia disponível nas duas opções de valorização do biogás Massa de matéria seca nas lamas desidratadas 9.123 kg MS /d Concentração de sólidos nas lamas desidratadas 22 % Quantidade de água nas lamas desidratadas - 1 32.346 kg H2O / d Energia térmica disponível para a secagem das lamas – Cogeração – 2 6.126 kW.h / d Energia térmica disponível para a secagem das lamas – Caldeira – 2 17.275 kW.h / d 1) Massa total de lamas – massa de matéria seca nas lamas 2) Calculado no subcapítulo 7.3 A produção de energia térmica através da combustão do biogás permite uma superior disponibilidade energética para o processo de secagem das lamas, no entanto, com esta opção de valorização não se produz eletricidade, ao contrário do que acontece com a alternativa de utilizar um cogerador de energia. A secagem térmica permite uma remoção parcial da água presente nas lamas, não se alterando a massa de matéria seca ao longo do processo. A necessidade específica de energia para a evaporação da água tem vindo a diminuir, consequência da existência de equipamentos cada vez mais eficientes no mercado. A empresa Degrémont apresenta uma tecnologia, INNODRY® 2E, com um consumo específico de energia térmica entre 675 e 725 kW.h por cada tonelada de água evaporada (Degrémont, 2013). Nesta simulação adotou-se o valor médio deste intervalo. Na tabela seguinte apresentam-se os resultados relativos à secagem térmica das lamas utilizando o calor resultante do processo cogeração de energia. 62 Tabela 37 – Produção de lamas após a secagem térmica, utilizando o calor disponível do processo de cogeração Quantidade de água evaporada – 1 8.751 kg H2O / d Quantidade de lamas para incineração – 2 32.718 kg / d Concentração de sólidos após a secagem – 3 28 % 1) Considerando um consumo específico de 700 kW.h / t H2O 2) Massa inicial de lamas - massa de água evaporada no processo de secagem térmica 3) Massa de matéria seca ÷ massa total de lamas para incineração O grau de humidade conseguido com esta alternativa de secagem é ainda reduzido em relação ao que se pretende para a incineração das lamas. Assim sendo é necessário utilizar a energia térmica produzida na caldeira com a combustão do biogás (tabela 38). Tabela 38 – Produção de lamas após a secagem térmica, utilizando o calor resultante da combustão do biogás em caldeira Quantidade de água evaporada – 1 24.678 kg H2O / d Quantidade de lamas para incineração – 2 16.791 kg / d Concentração de sólidos após a secagem – 3 54 % 1) Considerando um consumo específico de 700 kW.h / t H2O 2) Massa inicial de lamas - massa de água evaporada no processo de secagem térmica 3) Massa de matéria seca ÷ massa total de lamas para incineração Como seria de esperar, com esta opção conseguem-se resultados muito mais significativos ao nível da secagem térmica das lamas. É de salientar também que a redução do teor de humidade permite uma considerável diminuição da quantidade de lamas que é enviada para incineração, podendo com isto se vir a minimizar o impacto de não se produzir eletricidade a partir do biogás produzido no processo de digestão anaeróbia. 8.4.3 Incineração A incineração das lamas não é da competência da ETAR, no entanto devido à complexidade do processo opta-se por expor este assunto num capítulo separado das emissões de GEE relativas a este cenário. Neste capítulo, utiliza-se a metodologia apresentada pelo documento Process Design Manual for Sludge Treatment and Disposal, da EPA, para se estimar a energia térmica disponível para 69 Neste cenário as emissões relativas ao transporte das lamas são menos significativas, devido à considerável redução de volume na secagem térmica. O transporte das cinzas para deposição em aterro é desprezável, uma vez que os processos de incineração permitem uma elevada diminuição da massa inicial de lamas. A diminuição das emissões de GEE, derivado da produção de energia elétrica na combustão das lamas, é consideravelmente mais reduzida do que o impacto da secagem térmica das lamas utilizando o calor resultante da combustão do biogás, o que tem forte impacto no valor de emissão de GEE relativo a este cenário. 70 9 Comparação dos cenários propostos Neste capítulo é realizada uma comparação crítica dos cenários propostos para o destino final das lamas produzidas na ETAR em estudo. Esta análise considera aspetos económicos, ambientais e sociais, e tem o objetivo de estabelecer bases fortes para a aplicação desta metodologia a ETARs que estejam em situações distintas, a nível geográfico e nas caraterísticas das lamas produzidas. 9.1 Custos Os custos associados aos diferentes cenários já foram apresentados discriminadamente ao longo do capítulo anterior, sendo que nesta fase se apresenta o resultado global dos custos anuais para as diferentes opções de destino final propostas. Os cenários apresentados representam soluções a curto/médio prazo para o destino final das lamas e são comparados tendo em conta as mesmas bases de cálculo, não se contabilizando por isso a atualização dos custos. De referir também que se considera um período de 15 anos para a amortização dos custos de investimento relativos à central de compostagem (cenário 3) e ao sistema de secagem térmica das lamas (cenário 4). Na figura seguinte apresentam-se os valores dos custos anuais relativos aos quatro cenários de destino final das lamas. Figura 23 – Comparação dos custos totais nos diferentes cenários propostos Da análise dos valores apresentados, observa-se que a opção de realizar a compostagem dedicada das lamas (cenário 3) pode representar uma alternativa bastante atrativa em termos económicos, em relação à contratação de serviços especializados para a valorização agrícola 0 200.000 400.000 600.000 800.000 Cenário 1 Cenário 2 Cenário 3 Cenário 4 €/ano Custos anuais 71 das lamas (cenário 1), que atualmente representa a opção mais comum para o encaminhamento das lamas de ETARs. A comercialização do composto produzido representa a principal razão para que o cenário 3 apresente os custos mais reduzidos, no entanto, assumiu-se que todo o composto era vendido a preço de mercado, premissa essa que depende da existência de mercado para este produto. Este cenário tem também a desvantagem de requerer um elevado custo de investimento, o que desde logo representa uma dificuldade à implementação desta tecnologia, uma vez que em Portugal as condições de financiamento são cada vez mais rigorosas. A utilização de infraestruturas já existentes para o tratamento biológico das lamas permite contornar os custos de investimento elevados. No cenário 2 estudou-se a opção de encaminhar as lamas para uma central de compostagem da fração orgânica dos RSU, obtendose resultados positivos. Na prática para além desta opção, pode ser estudada a hipótese de utilizar instalações de vermicompostagem ou centrais de valorização orgânica de resíduos indiferenciados, uma vez que nos últimos anos o número destas instalações tem vindo a crescer devido às metas estabelecidas para a redução dos resíduos que são enviados para aterro. Para o tratamento das lamas em infraestruturas já existentes, é necessário que estas não estejam a trabalhar na capacidade máxima, que existam relações de proximidade entre as centrais de valorização e as ETARs e que os custos de exploração não sejam elevados, para que se consigam obter taxas competitivas neste tipo de gestão integrada. Estas taxas podem ser negociadas no caso de existirem possíveis relações de simbiose entre as ETARs e as entidades responsáveis pela gestão dos resíduos, tornando esta hipótese de recorrer a sistemas integrados para o tratamento conjunto dos RSU e das lamas uma alternativa ainda mais atrativa a nível económico. O cenário 4 é a opção de valorização das lamas com os custos mais elevados, no entanto, é de referir que este cenário é visto como uma alternativa de destino final das lamas que não apresentam condições para serem encaminhadas para valorização agrícola ou compostagem, e que de outra forma seriam enviadas para aterro sanitário. Os custos de investimento e exploração do sistema de secagem térmica das lamas representam os fatores mais significativos para os elevados valores relativos ao cenário 4. Para reduzir o impacto do processo de secagem pode-se recorrer a fontes alternativas de calor e à aceitação de lamas externas produzidas em ETARs situadas nas proximidades. A taxa específica para o encaminhamento das lamas para incineração tem também um impacto assinalável nos custos do cenário 4. Mais uma vez, nesta fase é importante encontrar 72 vantagens mútuas entre as entidades, que permitam reduzir a taxa de encaminhamento das lamas. Os custos apresentados ao longo deste documento estão associados a elevados índices de incerteza e a variações temporais decorrentes das mudanças impostas nos mercados. Contudo, espera-se que os resultados obtidos, na comparação dos cenários propostos, se aproximem da realidade. 9.2 Emissões de GEE Nesta fase são apresentados os valores das emissões de GEE nos diferentes cenários desenvolvidos. Tal como os custos, estas emissões foram apresentadas separadamente ao longo desta dissertação consoante as fases existentes nos diferentes cenários. As emissões apresentadas estão expressas em toneladas de CO2 equivalente e têm apenas em consideração os consumos de energia nos diferentes cenários propostos para o destino final das lamas produzidas na ETAR em estudo. Na figura seguinte são apresentados os valores totais das emissões de GEE nos cenários propostos, considerando a energia elétrica consumida e/ou produzida nos diferentes processos e a necessidade de transporte das lamas e dos subprodutos produzidos. Figura 24 – Comparação das emissões de GEE nos diferentes cenários propostos O cenário 1 representa a opção de destino final com consumos de energia mais reduzidos, consequência de ser um processo de encaminhamento simples, onde apenas as emissões relativas ao transporte das lamas, para os solos onde serão depositadas, constituem uma fonte de emissão significativa. As emissões mais elevadas de GEE nos cenários 2 e 3 em relação ao cenário 1 devem-se essencialmente aos consumos de energia elétrica nas instalações onde se realizam a 0 200 400 600 800 1000 1200 Cenário 1 Cenário 2 Cenário 3 Cenário 4 t CO2 eq/ano Emissões anuais de GEE 73 compostagem das lamas. Estes consumos são difíceis de minimizar, uma vez que grande parte da energia é utilizada para o arejamento das lamas na fase de degradação ativa, o que é indispensável para garantir as condições ótimas do processo. No cenário 3 as lamas são sujeitas a compostagem nas instalações da ETAR, não se necessitando de transporte para o seu encaminhamento. Por outro lado, a necessidade de material estruturante implica uma maior necessidade de transporte e arejamento do material a estabilizar, resultando assim em emissões de GEE mais elevadas em relação ao sistema integrado de compostagem de lamas numa central de valorização para o tratamento da fração orgânica dos RSU. Apesar de se produzir energia elétrica na incineração das lamas, o cenário 4 representa a opção de destino final onde as emissões de GEE são mais elevadas. Estas emissões devem-se essencialmente à energia necessária para se efetuar a secagem térmica das lamas, uma vez que a opção de realizar a combustão do biogás numa caldeira implica não se produzir energia elétrica, o que permitiria reduzir as emissões de GEE através da substituição dos combustíveis fósseis. A metodologia apresentada nesta fase é facilmente transposta para situações práticas, onde se pretende comparar o impacto ambiental de diferentes opções de tratamento e destino final de lamas nas ETARs. Nestes casos importa garantir a fiabilidade dos fatores de emissão utilizados e dos dados obtidos para esse cálculo, como o consumo de energia elétrica e os consumos específicos de combustíveis no transporte das lamas e dos subprodutos produzidos nos processos de tratamento da fase sólida. 9.3 Aceitação social As opções de destino final de lamas estão sempre sujeitas à aceitação social por parte das populações, mesmo quando representam alternativas economicamente viáveis e com consumos de energia reduzidos. Neste subcapítulo, efetua-se uma breve descrição crítica dos diferentes cenários acerca do impacto social consequente da sua aplicação prática. A contratação de serviços especializados para a valorização agrícola das lamas (cenário 1) é vista como um processo de reciclagem das propriedades materiais das lamas, no entanto, e apesar de existirem estudos que demonstram que esta prática tem impactos reduzidos no ambiente (quando bem aplicada), existe alguma oposição social por parte das populações próximas dos locais de deposição das lamas (síndrome NIMBY (not in my back yard), devido ao impacto psicológico de se utilizar na agricultura um subproduto resultante do tratamento de águas residuais (Águas, 2012). De referir também que apesar de ser uma prática que está 74 legislada, existe alguma falta de controlo no cumprimento desta legislação no que toca à valorização agrícola direta das lamas, permitindo que a oposição a esta alternativa de valorização se torne uma prática recorrente. Por outro lado, os processos de compostagem (cenário 2 e 3) permitem melhorar as caraterísticas das lamas, resultando assim numa maior aceitação social no que diz respeito à aplicação do composto produzido nos solos agrícolas. Outra das caraterísticas que torna o processo de compostagem genericamente bem aceite por parte das populações, reside no facto de que o composto quando produzido em condições controladas pode possuir interessantes propriedades fertilizantes, diminuindo assim as necessidades de adição de fertilizantes químicos aos solos onde é aplicado. Dos destinos finais propostos nos diferentes cenários apresentados, a incineração das lamas (cenário 4) é a alternativa que desperta menor aceitação social. Este facto deve-se essencialmente às emissões atmosféricas nocivas resultantes da combustão das lamas e à produção de subprodutos que devem ter destinos finais adequados, como as cinzas. No entanto, a popularidade dos processos de incineração tem vindo a subir, uma vez que, com este processo se permite a redução dos resíduos que são enviados para aterro, possibilitando também a produção de energia elétrica, contribuindo para a diminuição da dependência energética externa do País. 75 10 Conclusão O destino final das lamas de ETARs é uma matéria que não reúne consenso científico e que está sujeito a condicionantes económicas, sociais e ambientais. Em Portugal, os destinos finais correntemente mais utilizados para o encaminhamento das lamas são a valorização agrícola e a deposição em aterro, existindo legislação específica para a regulamentação de cada uma das alternativas apresentadas. Apesar de não existirem em funcionamento processos de incineração de lamas, esta opção tem tido uma tendência crescente em alguns países, podendo vir a representar uma alternativa de destino final a curto/médio prazo. A escolha do destino final deve ter em conta as tecnologias existentes na ETAR para o tratamento da fase líquida e da fase sólida, devendo-se adequar esse tratamento de forma a atingir as propriedades pretendidas das lamas em termos quantitativos e qualitativos. A digestão anaeróbia tem a caraterística singular de produzir biogás, que pode ser aproveitado para a produção de energia. Esta particularidade pode tornar este processo sustentável em termos económicos e energéticos, possibilitando às ETARs reduzir a necessidade de recorrer a fontes externas de energia. A contratação de serviços especializados para o encaminhamento das lamas para valorização agrícola é uma alternativa simples e com reduzidas emissões de GEE, onde importa apenas garantir o cumprimento das condições legais. Contudo, esta prática enfrenta alguma contestação social, podendo a compostagem representar uma solução para este problema. A compostagem permite melhorar as caraterísticas das lamas, produzindo-se um composto higienizado e com um interessante poder fertilizante. Este processo de estabilização biológica pode apresentar vantagens a nível económico, principalmente em caso de sucesso na comercialização do composto. A energia necessária para a compostagem é responsável por aumentar as emissões de GEE associada a esta opção de destino final de lamas. A incineração das lamas, numa central de valorização energética de RSU, apresenta valores mais elevados nos custos e nas emissões de GEE em relação às restantes alternativas abordadas nesta dissertação. No entanto, esta alternativa apresenta-se como uma solução de destino final para as lamas que não tenham condições para valorização agrícola. Esta opção de eliminação térmica das lamas tem algumas consequências penosas para o ambiente, que devem ser minimizadas, como as emissões gasosas e a formação de subprodutos indesejáveis. Estas particularidades contribuem para que o processo de incineração não tenha uma aceitação social generalizada, o que pode condicionar a aplicação desta opção no tratamento de lamas produzidas em ETARs. 76 Os sistemas de desidratação não atingem valores de concentração de sólidos suficientemente altos para que se consiga incinerar as lamas sem a utilização de um combustível auxiliar. Uma solução passa pela utilização de sistemas de secagem térmica das lamas. Estes processos permitem atingir níveis de humidade nas lamas muito reduzidos, no entanto, exigem um consumo de energia muito elevado, o que explica a pouca utilização destes sistemas no tratamento de lamas produzidas nas ETARs nacionais. O tratamento das lamas em infraestruturas já existentes pode-se revelar uma alternativa de valorização interessante para as entidades envolvidas. Contudo a implementação de sistemas integrados está dependente da existência de centrais de valorização nas proximidades da ETAR onde as lamas são produzidas. Dos resultados apresentados ao longo desta dissertação, conclui-se que a melhor opção para a valorização das lamas depende das seguintes condicionantes:  Processos utilizados na ETAR no tratamento da fase líquida e da fase sólida;  Características e quantidade de lamas produzidas;  Existência de espaço para a implementação de tecnologias de tratamento de lamas;  Políticas energéticas do País e da entidade responsável pela gestão da ETAR;  Existência de centrais de valorização nas proximidades;  Aceitabilidade social por parte da população;  Fatores económicos;  Fatores ambientais. A metodologia apresentada pode ser utilizada, em casos reais, na escolha do destino final mais adequado das lamas produzidas numa ETAR. Neste caso devem ser tidos em conta os parâmetros enumerados no parágrafo anterior. De referir que em casos práticos é possível ter valores relativos aos custos e aos fatores de emissão de GEE mais credíveis e ajustados à realidade presente. A realização desta dissertação procurou estudar soluções para o destino final das lamas a curto-prazo, no entanto, algumas das alternativas apresentadas tem desde logo o objetivo de acompanhar a evolução deste tema, nos próximos anos, a nível tecnológico e normativo. As análises comparativas estão sujeitas a fatores de incerteza, dos quais se destacam os custos associados às diferentes fases de tratamento, transporte e destino final das lamas. Estes custos estão dependentes de várias condicionantes, representando um dos principais obstáculos ao longo do trabalho desenvolvido. 77 Referências Bibliográficas Águas, P., (2012) - O NIMBY chegou à agricultura, …ou sempre cá esteve. 1º Ciclo de Conferências. Conselho Técnico-Científico. Edições Instituto Superior de Castelo Branco. 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