Potencial de geração de energia através do tratamento térmico de resíduos sólidos urbanos nas bacias dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (PCJ)

Abstract

Tecnologias avançadas de conversão de resíduos em produtos e insumos de valor agregado já são amplamente empregadas em diversos países da Europa e da Ásia. No Brasil, entretanto, a quase totalidade dos resíduos sólidos urbanos (RSU) e dos resíduos dos serviços de limpeza pública (RPU) ainda é destinada a aterros sanitários. De acordo com a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), a disposição em aterros deve constituir a última alternativa de destinação, priorizando-se a reutilização, a reciclagem, a compostagem, a recuperação de materiais e o aproveitamento energético. Adicionalmente, o Plano Nacional de Resíduos Sólidos (Planares) prevê a substituição gradual de aterros sanitários, aterros controlados e lixões por unidades de valorização biológica e energética. Neste contexto, o presente trabalho avalia o potencial de desvio de aterros dos RSU coletados em 76 municípios do Estado de São Paulo por meio de sua conversão em energia elétrica em Unidades de Recuperação Energética (UREs). As UREs foram modeladas como usinas termelétricas baseadas em ciclo Rankine, com capacidade de processamento de 870 toneladas de RSU por dia, considerando um poder calorífico de 7.700 kJ/kg e uma potência elétrica instalada de 20 MW, resultando em uma eficiência de conversão energética de 28%. Os municípios analisados pertencem à Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos UGRHI 05, que engloba as bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (PCJ). Em 2024, aproximadamente 2,35 milhões de toneladas de RSU, compreendendo resíduos domiciliares e de limpeza pública, foram destinadas a aterros sanitários/controlados nesses municípios. Os resultados indicam que o direcionamento integral desses resíduos para sete UREs, em substituição ao aterramento, permitiria a geração de aproximadamente 1.298 GWh de energia elétrica por ano, valor equivalente ao consumo anual médio de cerca de 500 mil habitantes. Portanto, a produção elétrica específica da incineração de RSU com geração de energia nas Bacias PCJ equivale a 0,55 MWh/t RSU, o que está dentro da faixa estimada pelo Plano Paulista de Energia de 2020 que é 0,4 a 0,6 MWh/t RSU.

Advanced technologies for converting sanitation-related waste into value-added products and inputs are already widely adopted in several European and Asian countries. In Brazil, however, nearly all municipal solid waste (MSW) and public cleaning waste (PCW) are disposed of in landfills. According to the Brazilian National Solid Waste Policy (PNRS), landfilling should represent the last option for waste management. The PNRS defines environmentally appropriate final disposal as including reuse, recycling, composting, material recovery, and energy recovery. Furthermore, the National Solid Waste Plan (Planares) establishes the progressive replacement of landfills and dumpsites by biological and energy recovery facilities. This study evaluates the landfill diversion potential of MSW collected in 76 municipalities within the state of São Paulo, Brazil, by proposing its conversion into electricity through Waste-to-Energy (WtE) plants. These facilities operate as thermoelectric power plants that generate electricity through waste incineration. Each WtE plant was modeled as a Rankine cycle facility with a processing capacity of 870 tons of MSW per day, assuming a lower heating value of 7,700 kJ/kg and an electrical output of 20 MW, resulting in a conversion efficiency of 28%. The municipalities analyzed are located within the Water Resources Management Unit n.5 (UGRHI 05), that includes the basins of rivers Piracicaba, Campinas, and Jundiaí (PCJ). In 2024, approximately 2.35 million tons of MSW (household and public cleaning waste) generated in these municipalities were sent to landfills. The results indicate that diverting this waste stream to seven WtE plants instead of landfills could generate approximately 1,298 GWh of electricity annually, corresponding to the average yearly electricity consumption of nearly 500,000 inhabitants. Therefore, the specific electricity generation from municipal solid waste (MSW) incineration with energy recovery in the PCJ basin is equivalent to 0.55 MWh per ton of MSW, which falls within the range estimated by the 2020 São Paulo State Energy Plan, namely 0.4 to 0.6 MWh per ton of MSW.