Assessment of the energy potential of waste destined for landfill CIGRES-RS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X85310

Keywords:

Urban solid waste, Electric power, Incineration

Abstract

Managing urban solid waste (MSW) is challenging throughout the Brazilian territory. This study aimed to quantify the energy potential of solid waste destined for landfills managed by the Intermunicipal Consortium for Solid Waste Management (CIGRES) for electricity generation. The potential for electrical energy, the number of homes that can be served, and the equivalent value in electrical power to be obtained with the waste transported to the CIGRES landfill, which is responsible for the final disposal of MSW in 31 regional municipalities, were evaluated. Three possible scenarios were simulated, the first making the energy use of all waste sent to the landfill, the second recycling 16% of the suitable material, and the last recycling 30%. In the best scenario, a value of 58,774.63 kWh/day was obtained, sufficient to attend 6,603 residences, while in the scenario with 30% recycling, this number drops to 46,193.75 kWh, providing enough for 5,190 homes. The equivalent value for these numbers, using the electricity price in the region, would be R$ 25,508.19/day in the scenario with greater energy use and R$ 20,048.08/day by recycling 30% of the available material. The costs of implementing and operating this type of undertaking are still high in the country. Thus, partnerships with other consortia should be sought to make the activity viable.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Bernardo Dornbusch, Universidade Federal de Santa Maria

Degree in Environmental and Sanitation Engineer from the Federal University of Santa Maria – UFSM, campus Frederico Westphalen-RS (2022).

Aline Ferrão Custodio Passini, Universidade Federal de Santa Maria

Ph.D. in Chemical Engineering from the State University of Campinas - UNICAMP (2007); Postdoctoral degree (PDJ-CNPq) from the State University of Campinas – UNICAMP. She is currently an adjunct professor at the Federal University of Santa Maria (UFSM), campus Frederico Westphalen-RS.

Nagle Rosa Alves, Universidade Federal de Santa Maria

Degree in Environmental and Sanitation Engineer from the Federal University of Santa Maria – UFSM, campus Frederico Westphalen-RS (2022).

Willian Fernando de Borba, Universidade Federal de Santa Maria

Ph.D. in Civil Engineering - area of Water Resources and Environmental Sanitation, from the Federal University of Santa Maria (2019). He is currently an adjunct professor at the Federal University of Santa Maria, campus Frederico Westphalen-RS and professor of the Graduate Program in Environmental Science and Technology - PPGCTA/UFSM.

Alexandre Couto Rodrigues, Universidade Federal de Santa Maria

Ph.D. in Sciences from the Federal University of Pelotas - UFPEL (2000); Postdoctoral degree in Biotechnology/Plant Ecophysiology from the Institut in Biotechnology/Plant Ecophysiology from the Institut National de la Recherche Agronomique INRA - France (2001). He is currently associate professor at the Federal University of Santa Maria, campus Frederico Westphalen-RS and professor of the Graduate Program in Environmental Science and Technology - PPGCTA/UFSM.

Jéssica Stefanello Cadore, Universidade de Passo Fundo

Ph.D. in Engineering – area of Infrastructure and Environment, from the University of Passo Fundo – UPF (2023).

References

ABREN. Associação Brasileira De Recuperação Energética (2020). Benefícios das Usinas de Recuperação Energética de Resíduos em Comparação Com os Aterros Sanitários, 2020. Recuperado de: https://abren.org.br/2020/09/07/beneficios-das-usinas-de-recuperacao-energetica-de-residuos-em-comparacao-com-os-aterros-sanitarios/.

ABREN. Associação Brasileira De Recuperação Energética (2021). Resíduos Revertidos em Valores. Recuperado de: https://abren.org.br/2021/06/09/residuos-revertidos-em-valores-revista-meio-ambiente-industrial/.

Abu-Qdais, H. A. (2000). Energy content of municipal solid waste in Jordan and its potential utilization. Energy conversion and management, 41(9), 983-991.

Barja, J. A. G. (2006). A Cogeração E Sua Inserção Ao Sistema Elétrico. (Dissertação de Mestrado em Ciências Mecânicas) – Universidade de Brasília, Brasília, DF, Brasil. Recuperado de: https://repositorio.unb.br/bitstream/10482/6909/1/2006_GabrielJesusAzevedoBorja.pdf.

Bertone, M., Stabile, L., & Buonanno, G. (2024). An Overview of Waste-to-Energy Incineration Integrated with Carbon Capture Utilization or Storage Retrofit Application. Sustainability 2024, 16(4117), 1-19.

Borba, W. F. (2019). Avaliação da Contaminação Ambiental em um Aterro Sanitário de Pequeno Porte, sem Utilização de Geomembrana, na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. (Tese de Doutorado em Área de Concentração em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental) – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil. Recuperado de: https://repositorio.ufsm.br/handle/1/1850.

Borba, W. F. et al. (2019). Identificação de Argilominerais em Solo de Aterro Sanitário na Região Noroeste no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Anuário do Instituto de Geociências, 42-2. 178 – 183.

Borges, A. (2018). Caracterização dos Resíduos Sólidos Urbanos Para Geração de Energia Elétrica Pelo Processo de Incineração no Município de Xanxerê – SC. (Monografia de Especialização em Gestão Ambiental em Municípios) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Concórdia, SC, Brasil.

Brasil. Portaria Interministerial nº 274, de 30 de abril de 2019. Disciplina a recuperação energética dos resíduos sólidos urbanos referida no § 1º do art. 9º da Lei nº 12.305, de 2010 e no art. 37 do Decreto nº 7.404, de 2010.

Brasil. Lei nº 12.305, de 02 de agosto de 2010. Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos. Recuperado de: https://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2010/lei/l12305.htm.

Brasil, Snis (2021). Diagnóstico Temático: Manejo de Resíduos Sólidos Urbanos – 2020. Brasília: SNIS. Recuperado de: http://antigo.snis.gov.br/diagnostico-anual-residuos-solidos.

Chang, Yih-Feng, et al. (2007). Multiple regression models for the lower heating value of municipal solid waste in Taiwan. Journal of environmental management 85(4), 891-899.

CIGRES. (2019). Consórcio Intermunicipal De Gestão De Resíduos Sólidos. Plano Intermunicipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos. Recuperado de: http://cigres.com.br/arquivos/arquivo%20comprimido.pdf.

Cucchiella, F., D’Adamo, I., & Gastaldi, M (2014). Sustainable management of waste-to-energy facilities. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 33, 719-728.

EPE. Empresa de Pesquisa Energética. Inventário Energético dos Resíduos Sólidos Urbanos. Rio de Janeiro: 2014. Recuperado de: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-251/topico-311/DEA%2018%20-%20%20Invent%C3%A1rio%20Energ%C3%A9tico%20de%20Res%C3%ADduos%20S%C3%B3lidos%20Urbanos%5B1%5D.pdf.

Florencio, S. R., Bernardo, F. C., & Delia, T. R. A. (2023). Perception of the Current Situation of Urban Solid Waste in the Municipality of Quelimane, Mozambique. Pertanika Journal of Science & Technology, 31(4). doi: https://doi.org/10.47836/pjst.31.4.09

Hurtado, M. S. (2023). Evaluating innovations in municipal solid waste management: a case study of their feasibility and potential impact in Colombia. (Tese de Doutorado). Technische Hochschule Ingolstadt, Ingolstadt, Alemanha.

IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2010). Panorama do Município de Seberi. Disponível em: https://cidades.ibge.gov.br/brasil/rs/seberi/panorama.

IPEA. Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada. (2021). Resíduos sólidos urbanos no Brasil: desafios tecnológicos, políticos e econômicos. Recuperado de: https://www.ipea.gov.br/cts/pt/central-de-conteudo/artigos/artigos/217-residuos-solidos-urbanos-no-brasil-desafios-tecnologicos-politicos-e-economicos.

Kazuva, E., & Zhang, J. (2019). Analyzing municipal solid waste treatment scenarios in rapidly urbanizing cities in developing countries: The case of Dar es Salaam, Tanzania. International Journal of Environmental Research and Public Health, 16(11). doi: https://doi.org/10.3390/ijerph16112035.

Kemerich, P. D. C., et al. (2013). Variação espacial das concentrações de cádmio e manganês em solo ocupado por aterro sanitário. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, 17(17), 3336-3345.

LabEEE. (2022). Usos Finais de Energia Elétrica no Setor Residencial Brasileiro. Florianópolis: LabEEE. Recuperado de: https://labeee.ufsc.br/node/480.

Liu, J. I., Paode, R. D., & Holsen, T. M. (1996). Modeling the energy content of municipal solid waste using multiple regression analysis. Journal of the Air & Waste Management Association, 46(7), 650-656.

Ogwueleka, T.; Ogwueleka, F. N. (2010). Modelling energy content of municipal solid waste using artificial neural network. Iran. J. Environ. Health. Sci. Eng, 7(3), 259-266.

Pavan, M. C. O. (2010). Geração de energia a partir de resíduos sólidos urbanos: avaliação e diretrizes para tecnologias potencialmente aplicáveis no Brasil. (Tese de Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil.

Poletto, J. A. (2008). Viabilidade Energética e Econômica da Incineração de Resíduo Sólido Urbano Considerando a Segregação Para Reciclagem. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica). Universidade Estadual Paulista, Bauru, SP, Brasil. Recuperado de: https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/91712/polettofilho_ja_me_bauru.pdf?sequence=1&isAllowed=y.

RGE. (2022). Bandeiras Tarifárias Rio Grande do Sul. Recuperado de: https://www.rge-rs.com.br/bandeiras-tarifarias.

Roessler, G.a., Da Silva, V.r., Baldez, S.d., & De Borba, W.f. (2022). Umidade ótima do solo para fins de disposição de resíduos sólidos urbanos. Revista de Geociências do Nordeste, 8(1), 118-127. doi: https://doi.org/10.21680/24447-3359.2022v8n1ID26206

Rossi, C. da. R. (2014). Potencial de Recuperação Energética dos Resíduos Sólidos Urbanos na Região da AMESC. (Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC, Brasil. Recuperado de: https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/128062/TCE_Catherine_da_Rosa_Rossi.pdf?sequence=1&isAllowed=y.

Silva, C. L. (1998). Apostila de Tratamento Térmico de Resíduo Sólido. Bauru: FEB-DEM UNESP.

Silva, E. R., et al. (2014). Estimativa do potencial de conversão energética de resíduos sólidos urbanos através do processo de incineração. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, 18.

Sotério, P. W., Pedrollo, M. C. R., & Andriotti, J. L. (2005). Mapa de Isoietas do Rio Grande do Sul. XVI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, João Pessoa, PB, Brasil.

Thipkhunthod, P., et al. (2005). Predicting the heating value of sewage sludges in Thailand from proximate and ultimate analyses. Fuel, 84(7-8), 849-857.

Wang, D., et al. (2020). Future improvements on performance of an EU landfill directive driven municipal solid waste management for a city in England. Waste Management, 102, 452-463.

Wang, Y., Levis, J. W., & Barlaz, M. A. (2019). An assessment of the dynamic global warming impact associated with long-term emissions from landfills. Environmental Science & Technology, 54(3), 1304-1313.

Published

2024-11-14

How to Cite

Dornbusch, B., Passini, A. F. C., Alves, N. R., Borba, W. F. de, Rodrigues, A. C., & Cadore, J. S. (2024). Assessment of the energy potential of waste destined for landfill CIGRES-RS. Ciência E Natura, 46, e85310. https://doi.org/10.5902/2179460X85310

Most read articles by the same author(s)