UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO
EVELIN RIBEIRO RODRIGUES
APLICAÇÃO INTEGRADA DE ACV E MCDA PARA A
TOMADA DE DECISÃO DO SISTEMA DE
TRATAMENTO DO RESÍDUO SÓLIDO ORGÂNICO
DOS RESTAURANTES UNIVERSITÁRIOS DA
UNICAMP
CAMPINAS 2017
EVELIN RIBEIRO RODRIGUES
APLICAÇÃO INTEGRADA DE ACV E MCDA PARA A
TOMADA DE DECISÃO DO SISTEMA DE
TRATAMENTO DO RESÍDUO SÓLIDO ORGÂNICO
DOS RESTAURANTES UNIVERSITÁRIOS DA
UNICAMP
Dissertação de Mestrado apresentada à Comissão de Pós-Graduação da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestra em Engenharia Civil, na área de Saneamento e Ambiente.
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Ana Paula Bortoleto
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO OU TESE DEFENDIDA PELA ALUNA EVELIN RIBEIRO RODRIGUES E ORIENTADA PELA PROF.ª DR.ª ANA PAULA BORTOLETO.
ASSINATURA DO ORIENTADOR (A)
______________________________________
CAMPINAS 2017
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO
APLICAÇÃO INTEGRADA DE ACV E MCDA PARA A
TOMADA DE DECISÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DO
RESÍDUO SÓLIDO ORGÂNICO DOS RESTAURANTES
UNIVERSITÁRIOS DA UNICAMP
Evelin Ribeiro Rodrigues
Dissertação de Mestrado aprovada pela Banca Examinadora, constituída por:
Prof.ª Dr.ª Ana Paula Bortoleto
Presidente e Orientadora / Universidade Estadual de Campinas
Prof. Dr. Alexandre Nunes Ponezi
Universidade Estadual de Campinas
Prof. Dr. Francisco Javier Contreras Pineda
Universidade de Brasília
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno.
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos meus pais, Ronaldo e Evani por serem os responsáveis pelo meu fascínio pela ciência e pelo apoio incondicional.
À minha irmã, Paula e ao meu padrasto, Romano, pela colaboração com inúmeros pontos de vista e palavras de motivação.
me orientar, por ter me ensinado tantas coisas novas ou em uma diferente perspectiva. Trilhamos esse caminho juntas.
Este trabalho é fruto de uma rede de colaboração, em que diversas pessoas tiveram um papel importante para que sua realização fosse possível. Deixo aqui meu “muito obrigado”:
Ao Prof. José Roberto Guimarães, por ter me mostrado que a FEC seria o lugar em que faria minha pós-graduação. Agradeço por todo incentivo!
Ao Prof. Francisco Contreras Piñeda, Prof. Alexandre Nunes Ponezi, Prof. Tânia Forster-Carneiro, Prof. Joaquim Eugênio Seabra e Prof. Waldir Bizzo por terem dado valiosas orientações e contribuições.
A toda equipe dos Restaurantes Universitários da Unicamp, em especial à Antonieta, Ana Paula, Graciela, Alessandra e José Togashi pela disponibilidade em me auxiliar com a coleta de dados.
A todos os membros da CTGR (Câmara Técnica de Gestão de Resíduos), por participarem ativamente desta pesquisa desde o seu início.
A toda equipe do GGUS (Grupo Gestor Universidade Sustentável), por sempre me receberem com simpatia e disposição em ajudar.
À Regina Clelia da Costa Mesquita Micaroni, pela atenção dada a mim inúmeras vezes que precisei, especialmente para conhecer os detalhes do funcionamento do GGUS e câmaras técnicas.
Ao João Rodolfo Côrtes Pires, por ter fornecido informações sobre a Unidade Piloto de biodigestão de vinhaça na Usina Ester e por ter me auxiliado em diferentes etapas da pesquisa.
Ao Prof. Carlos Chernicharo, Bernardo Ornelas Ferreira e Luís Felipe Colturato por me apresentarem à ρMethar® e me explicarem o seu funcionamento.
À minha família, por ser minha base, por compreender os momentos de ausência e fazer nossos momentos juntos serem especiais.
Ao Renato e à Giovana, por terem me acompanhado nessa jornada de quase 3 anos, dando conselhos e opiniões sobre os mais diversos assuntos.
Aos colegas do GEPRS (Grupo de Estudo e Pesquisa em Resíduo Sólido), em especial à Luana, Murilo, Mylena e Marcela, pelo companheirismo, pelos conselhos e momentos de descontração.
À FEC (Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo) e toda equipe da secretaria de pós-graduação, por serem tão prestativos em qualquer que fosse o assunto.
A CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior), pela concessão da bolsa durante todo o período da realização deste mestrado.
Aos meus amigos, pelo apoio e carinho.
A toda a comunidade da Unicamp, que direta ou indiretamente contribuíram para que este trabalho fosse realizado.
“Você não pode esperar para construir um mundo melhor sem melhorar os indivíduos. Para isso, cada um de nós deve trabalhar para o seu próprio aperfeiçoamento e, ao mesmo tempo, compartilhar uma responsabilidade geral por toda a humanidade, sendo nosso dever particular ajudar aqueles a quem achamos que podemos ser mais úteis.”
RESUMO
A presente pesquisa consistiu em realizar a indicação da melhor alternativa de tratamento do resíduo sólido orgânico (RSO) para reduzir o impacto ambiental resultante do RSO gerado nos restaurantes universitários da UNICAMP a partir da integração da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) e a Avaliação Multicritério de Apoio a Decisão (MCDA, em inglês). Primeiramente, a ACV foi aplicada para avaliar cinco diferentes alternativas para o tratamento do RSO (1-deposição em aterro sanitário, 2-deposição em aterro sanitário com recuperação energética, 3-compostagem, 4-digestão anaeróbia-DA com geração exclusiva de energia elétrica e 5-DA com substituição do GLP por biogás e geração de energia elétrica), considerando os potenciais de mudanças climáticas, acidificação, eutrofização e toxicidade humana. Estes resultados foram considerados como critérios ambientais na MCDA pelo Processo Analítico Hierárquico (AHP, em inglês), que avaliou as tecnologias de tratamento sob os aspectos socioeconômicos e técnicos estabelecidos pela Câmara Técnica de Gestão de Resíduos (CTGR) da UNICAMP. Os resultados da ACV mostraram que as duas primeiras alternativas possuem os maiores níveis de impacto em todos os potenciais ambientais inferidos, mesmo quando a recuperação energética está contemplada. Em contrapartida, a compostagem e a DA têm resultados satisfatórios quando as emissões evitadas são consideradas. Os resultados gerais após a aplicação do AHP indicaram as alternativas 3 e 5 como as opções de melhor compromisso, ou seja, que proporcionaram menores impactos ambientais, maior viabilidade econômica e aceitação social, sendo a alternativa 3 aplicável num curto prazo e a alternativa 5 em longo prazo. A originalidade deste estudo consiste na integração de ACV e MCDA para construir um método de planejamento estratégico em oposição à visão tradicional de tentativa e erro de rotina nas políticas de gestão de resíduos.
Palavras-chave: tomada de decisão, MCDA, ACV, resíduo sólido orgânico,
ABSTRACT
This study aimed to infer the most preferable choice of food waste treatment to decrease the environmental impacts resulted from the organic waste generated at the University of Campinas's refectories. Hence, the methodology integrates, in sequence, Life Cycle Assessment (LCA) and Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA). Firstly, it has been applied the LCA to evaluate five different alternatives to treat the organic waste (1-landfilling, 2-landfilling with energy recovery, 3-composting, 4-anaerobic digestion-AD with exclusive generation of electric energy and 5-AD with substitution of Liquefied Petroleum Gas for biogas and generation of electric energy), considering global warming, acidification, eutrophication and human toxicity potentials. These results were considered as the environmental criteria in the MCDA by Analytic Hierarchy Process (AHP). Secondly, the MCDA evaluated the waste treatment technologies under the socio-economic and technical benchmarks established by the Technical Chamber of Waste Management of UNICAMP. The LCA results showed that the first two alternatives have the highest level of impacts in all environmental potentials inferred, even when energy recovery is contemplated. On the other hand, composting and anaerobic digestion provided satisfactory results when avoided emissions are weighed. The overall results after applying the AHP indicated alternatives 3 and 5 as the best compromise options. They provided lower environmental impacts, greater economic viability and social acceptance, with alternative 3 being applicable in the short term and alternative 5 in the long term. The originality of this study relies on the integration of LCA and MCDA to build a method of strategic planning as opposed to the traditional view of trial and error routine in waste management policies.
Key-words: decision-making, MCDA, LCA, organic waste, composting, anaerobic digestion.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Estrutura da dissertação ... 34
Figura 2.1 - Elementos de um aterro sanitário. ... 47
Figura 2.2 - Principais métodos usados para aterramento sanitário. ... 49
Figura 2.3 - Impactos ambientais potenciais provocados pelo aterro sanitário - Zonas estimadas de impacto... 51
Figura 2.4 - Esquema simplificado do processo de compostagem. ... 54
Figura 2.5 - Sistema de leiras revolvidas (windrow) - Exemplo: compostagem realizada na Universidade Cornell. ... 56
Figura 2.6 - Sistema de leiras estáticas com aeração natural. Ex: método UFSC aplicado na universidade. ... 57
Figura 2.7 – Sistema in-vessel. Ex: compostagem na Universidade de Ohio. ... 58
Figura 2.8 - Comparação entre os métodos de compostagem. ... 59
Figura 2.9 - Porcentagem de resíduo sólido urbano compostada em 2011 no mundo. ... 59
Figura 2.10 - Valor de mercado do biogás por região. Mercados mundiais: 2012-2022. ... 61
Figura 2.11 - Características básicas de processos de diferentes tecnologias de digestão anaeróbia. ... 64
Figura 2.12 - Tipos de tratamento e valorização do material biodigerido. ... 68
Figura 2.13 - Fases de uma Avaliação do Ciclo de Vida. ... 72
Figura 2.14 - Sistema da Avaliação do Ciclo de Vida. ... 73
Figura 2.15 - Unidades de processo e conjunto de dados agregados do processo. . 75
Figura 2.16 - Estrutura midpoint-endpoint para a Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida ... 77
Figura 2.18- Distribuição de métodos multicritério de apoio à decisão nos 68 artigos
sobre resíduo sólido urbano revisados por Soltani et al (2014)... 102
Figura 2.19 - Procedimentos do Processo Analítico Hierárquico. ... 108
Figura 2.20 - Estrutura da hierarquia da decisão no Processo Analítico Hierárquico ... 108
Figura 2.21 - Regras para preenchimento da matriz de julgamentos do método AHP. (1) Regra da reciprocidade entre elementos, (2) Regra da Transitividade ... 110
Figura 2.22- Matriz de julgamento "A" ... 110
Figura 2.23 - Exemplo e construção e matrizes de julgamento para um problema contendo 2 critérios, 5 subcritérios e 4 alternativas. ... 111
Figura 2.24- Agregações Individual de Julgamentos (AIJ) e Agregação Individual de Prioridades (AIP) para decisões em grupo no AHP. ... 117
Figura 3.1 - Localização do (1) restaurante universitário, (2) restaurante da Saturnino e (3) refeitório administrativo no campus. ... 133
Figura 3.2 - Restaurante Universitário ... 133
Figura 3.3 - (a) Refeitório da Administração e (b) Restaurante da Saturnino ... 134
Figura 3.4 - Refeições sendo servidas no restaurante universitário. ... 135
Figura 3.5 - Hierarquia do problema ... 142
Figura 4.1 - Armazenamento do resíduo sólido orgânico do Restaurante da Saturnino em câmara frigorífica ... 151
Figura 4.2 - Rota entre Unicamp e o aterro Estre em Paulínia. ... 162
Figura 4.3 - Fronteiras do sistema - Aterro sanitário sem recuperação energética . 164 Figura 4.4 - Fronteiras do sistema - Aterro sanitário com recuperação energética . 171 Figura 4.5 - Fronteiras do sistema – Compostagem ... 177
Figura 4.6 - Rota para coleta do RSO para a compostagem. ... 177
Figura 4.8 - Fluxograma da pMethar no campus Pampulha da UFMG. ... 192
Figura 4.9 - Balanço de massa simplificado do sistema pMethar na UFMG. ... 193
Figura 4.10 - Fronteiras do sistema para a Tecnologia A ... 195
Figura 4.11 - Coleta de RSO: Trajeto "restaurantes-planta de DA". ... 196
Figura 4.12 - Esquema do processo de dessulfurização biológica simplificado ... 201
Figura 4.13 - Balanço de massa simplificado utilizado para a Tecnologia A ... 202
Figura 4.14 - Fronteiras do sistema para a Tecnologia B ... 211
Figura 4.15 - Coleta do lodo de ETE - Tecnologia B. ... 211
Figura 4.16 - Balanço de massa simplificado para a Tecnologia B ... 216
Figura 4.17 - Equipamentos que demandam GLP no RS. (a) forno combinado, (b) panelão industrial, (c) fogão de apoio. ... 229
Figura 4.18 - Fronteiras do sistema para a Alternativa 5 ... 231
Figura 4.19 - Atores do processo de decisão ... 249
Figura 4.20 - Processo de tomada de decisão para implantação de um sistema de tratamento de RSO na UNICAMP ... 250
Figura 4.21 - Hierarquia da decisão ... 255
Figura 4.22 - Questionário para comparações par-a-par ... 257
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 4.1 - Vínculo dos respondentes com a Unicamp. (a) Situação atual (b) Questionário. Fonte: Unicamp (2016) ... 158 Gráfico 4.2 - Questão 2: "A UNICAMP pretende adotar uma tecnologia para o tratamento das sobras de alimentos provenientes dos restaurantes universitários em 2016. Essa tecnologia produzirá energia elétrica e biofertilizante." ... 159 Gráfico 4.3 - Questão 3: "Importância do preço no momento da compra do biofertilizante." ... 160 Gráfico 4.4 - Questão 3: "Importância da qualidade no momento da compra do biofertilizante." ... 160 Gráfico 4.5 - Questão 3: "Importância da satisfação no momento da compra do biofertilizante." ... 160 Gráfico 4.6 - Comparação da AICV para as Tecnologias A e B (consolidado) ... 226 Gráfico 4.7 - Resultados da AICV para as 5 alternativas - Emissões para o ambiente – Potencial de Acidificação... 238 Gráfico 4.8 - Resultados da AICV para as 5 alternativas - Emissões para o ambiente – Potencial de Eutrofização ... 239 Gráfico 4.9 - Resultados da AICV para as 5 alternativas - Emissões para o ambiente – Potencial de Mudanças Climáticas ... 240 Gráfico 4.10 - Resultados da AICV para as 5 alternativas - Emissões para o ambiente – Potencial de Toxicidade Humana ... 240 Gráfico 4.11 - Resultados da AICV para as 5 alternativas - Emissões evitadas– Potencial de Acidificação ... 242 Gráfico 4.12 - Resultados da AICV para as 5 alternativas - Emissões evitadas– Potencial de Eutrofização ... 242 Gráfico 4.13 - Resultados da AICV para as 5 alternativas - Emissões evitadas– Potencial relativo às Mudanças Climáticas ... 243 Gráfico 4.14 - Resultados da AICV para as 5 alternativas - Emissões evitadas – Potencial de Toxicidade Humana ... 244 Gráfico 4.15 - Resultados finais (total) para AIP e AIJ ... 291
Gráfico 4.16 – Sobreposição de preferência (overlap) para a AIP ... 294 Gráfico 4.17 - Sobreposição de preferências (overlap) para AIJ ... 294 Gráfico 4.18 - Índice de consistência geral (consistency ratio - CR geral) para os decisores ... 295 Gráfico 4.19 - Análise de Sensibilidade ... 298
LISTA DE QUADROS
Quadro 2.1 - Exemplos de algumas universidades que realizam a compostagem de resíduo sólido orgânico de restaurantes/ refeitórios universitários no exterior ... 42 Quadro 2. 2 - Características do biogás. ... 63 Quadro 2.3 - Alguns estudos de Avaliação do Ciclo de Vida sobre tecnologias de tratamento de resíduo sólido ... 80 Quadro 2.4 - Identificação da participação dos atores envolvidos nas diferentes fases da MCDA ... 91 Quadro 2. 5 - Decisão com múltiplos integrantes. ... 94 Quadro 2. 6 - Entradas e Saídas de alguns modelos multicritério quanto à problemática da decisão. ... 97 Quadro 2.7 - Aplicação de métodos multicritério de apoio à decisão em estudos sobre resíduo sólido urbano - Métodos e subcritérios adotados ... 105 Quadro 2.8 - Escala fundamental de números absolutos. ... 109 Quadro 2.9- Procedimentos do Método da Média dos Valores Normalizados e Método da Média Geométrica ... 113 Quadro 3.1 - Unidade funcional das alternativas analisadas ... 139 Quadro 3.2 – Estudos que balizaram a determinação das categorias de impacto utilizadas neste estudo de Avaliação do Ciclo de Vida ... 141 Quadro 4.1 – Composição do Conselho Universitário (CONSU) ... 246 Quadro 4.2 - Composição do Conselho de Orientação Universidade Sustentável (COUS) ... 248 Quadro 4.3 - Atributos apontados pelos especialistas consultados ... 251
Quadro 4.4 - Correspondência da escala semântica para a escala fundamental de Saaty utilizada ... 257 Quadro 4.5 - Demandas de biofertilizantes no campus ... 261 Quadro 4.6 - Custos de instalação, operação, manutenção e receitas para a ALTERNATIVA 1 ... 262 Quadro 4.7 - Custos de instalação, operação, manutenção e receitas para a ALTERNATIVA 2 ... 263 Quadro 4.8 - Custos de instalação, operação, manutenção e receitas para a ALTERNATIVA 3 ... 264 Quadro 4.9 - Custos de instalação, operação, manutenção e receitas para as ALTERNATIVAS 4 e 5 ... 266 Quadro 4.10 - Comparações diretas - Subcritério "controles de poluição" ... 273 Quadro 4.11 - Comparações diretas - Subcritério "riscos de operação e manutenção" ... 275
LISTA DE TABELAS
Tabela 2. 1 - Matriz de avaliação ... 88 Tabela 2.2 - Índices de Aleatoriedade (RI) ... 114 Tabela 3.1 - Quantidade de refeições servidas nos restaurantes universitários (número de refeições por dia) ... 135 Tabela 3.2 - Exemplo de obtenção dos valores dos vetores binários para análise de sobreposição de preferência (overlap) ... 146 Tabela 4.1 - Resíduo sólido orgânico do restaurante universitário... 152 Tabela 4.2 - Resíduo sólido orgânico do Restaurante da Saturnino e do refeitório administrativo ... 153 Tabela 4.3 - Quadro de funcionários dos restaurantes universitários ... 154 Tabela 4.4 - Caracterização de RSO segundo diferentes autores em termos de sólidos totais e voláteis ... 154 Tabela 4.5 - Composição do resíduo sólido orgânico em termos de sólidos totais e voláteis para dimensionamento ... 155 Tabela 4.6 - Consumo energético e de água mensais nos restaurantes universitários em termos quantitativos e financeiro ... 155 Tabela 4.7 - Inventário das Tecnologias – Emissões para o ambiente - Aterro sanitário sem recuperação energética (Processo 1). ... 167 Tabela 4.8 - Inventário das Tecnologias – Emissões para o ambiente - Aterro sanitário sem recuperação energética (Processo 2). ... 167 Tabela 4.9 - Inventário das Tecnologias – Emissões para o ambiente - Aterro sanitário sem recuperação energética (Processo 3). ... 168 Tabela 4.10 - Inventário das Tecnologias – Emissões para o ambiente - Aterro sanitário sem recuperação energética (Processo 4). ... 170
Tabela 4.11 - Inventário das Tecnologias – Emissões para o ambiente - Aterro sanitário com recuperação energética ... 172 Tabela 4.12 – Inventário das Tecnologias – Emissões evitadas - Aterro sanitário com recuperação energética ... 174 Tabela 4.13 - Consumo de energia elétrica diário para a compostagem ... 183 Tabela 4.14 - Principais características da compostagem para o caso da UNICAMP ... 184 Tabela 4.15 - Inventário das Tecnologias – Emissões para o ambiente – Compostagem (Processo 1) ... 185 Tabela 4.16 - Inventário das Tecnologias – Emissões para o ambiente – Compostagem (Processo 2) ... 185 Tabela 4.17 - Inventário das Tecnologias – Emissões evitadas - Compostagem .. 188 Tabela 4.18 - Eficiência de separação de um decantador centrifugo ... 198 Tabela 4.19 - Parâmetros das frações sólida e líquida - Tecnologia A ... 199 Tabela 4.20 - Parâmetros da dessulfurização biológica - Tecnologia A ... 200 Tabela 4.21 - Consumo de energia elétrica do sistema de digestão anaeróbia (Tecnologia A) ... 203 Tabela 4.22 – Inventário das Tecnologias – DA (Tecnologia A) – Emissões para o ambiente (Processo 1) ... 205 Tabela 4.23 - Inventário das Tecnologias – DA (Tecnologia A) – Emissões para o ambiente (Processos 2 a 4)... 205 Tabela 4.24 - Inventário das Tecnologias – DA (Tecnologia A) – Emissões para o ambiente (Processo 5) ... 206 Tabela 4.25 - Inventário das Tecnologias – DA (Tecnologia A) – Emissões evitadas ... 207
Tabela 4.26 - Quantidades de nitrogênio, fósforo e potássio do biofertilizante e
efluente líquido do biodigestor da Tecnologia B ... 213
Tabela 4.27 - Parâmetros da dessulfurização biológica - Tecnologia B ... 215
Tabela 4.28 - Inventário das Tecnologias – DA (Tecnologia B) – Emissões para o ambiente (Processo 1) ... 218
Tabela 4.29 - Inventário das Tecnologias – DA (Tecnologia B) – Emissões para o ambiente (Processos 2 a 4)... 218
Tabela 4.30 - Inventário das Tecnologias – DA (Tecnologia B) – Emissões para o ambiente (Processo 5) ... 219
Tabela 4.31 - Inventário das Tecnologias – DA (Tecnologia B) – Emissões para o ambiente (Processo 6) ... 220
Tabela 4.32 - Inventário das Tecnologias – DA (Tecnologia B) – Emissões evitadas ... 220
Tabela 4.33 - Resultados da AICV para a Alternativa 1 ... 222
Tabela 4.34 - Resultados da AICV para a Alternativa 2 ... 223
Tabela 4.35 - Resultados da AICV para a Alternativa 3 ... 224
Tabela 4.36 - Resultados da AICV para a Tecnologia A ... 225
Tabela 4.37 - Resultados da AICV para a Tecnologia B ... 225
Tabela 4.39 - Parâmetros do aquecimento do biodigestor - Tecnologia A e B... 228
Tabela 4.39 – Comparação de características entre as Tecnologias A e B ... 228
Tabela 4.40 – Inventário da Alternativa 5 - Emissões para o ambiente (Processos 1 a 3) ... 232
Tabela 4.41 - Inventário da Alternativa 5 - Emissões para o ambiente (Processo 4) ... 233
Tabela 4.42 - Inventário da Alternativa 5 - Emissões para o ambiente (Processos 5 e
6) ... 233
Tabela 4.43 - Inventário da Alternativa 5 – Emissões evitadas ... 234
Tabela 4.44 - Resultados da AICV para a Alternativa 5 ... 237
Tabela 4.45 - Comparações diretas - Subcritérios ambientais ... 259
Tabela 4.46 – Comparações diretas - Subcritério "localização necessária" ... 271
Tabela 4.47 - Prioridades parciais (nível 5 da hierarquia) - Comparações diretas entre alternativas ... 276
Tabela 4.48 - Resultados do AHP para o Decisor 1 ... 278
Tabela 4.49 - Resultados do AHP para o Decisor 2 ... 279
Tabela 4.50 - Resultados do AHP para o Decisor 3 ... 280
Tabela 4.51 - Resultados do AHP para o Decisor 4 ... 281
Tabela 4.52 - Resultados do AHP para o Decisor 5 ... 282
Tabela 4.53 - Resultados do AHP para o Decisor 6 ... 283
Tabela 4.54 - Resultados do AHP para o Decisor 7 ... 284
Tabela 4.55 - Atributos mais valorados para cada decisor ... 285
Tabela 4.56 - CR para cada matriz e CR geral para os decisores ... 285
Tabela 4.57 - Resultados do AHP para AIJ (todos decisores) ... 287
Tabela 4.58 - Resultados do AHP para AIJ (decisores com CR geral<10%) ... 288
Tabela 4.59 - Resultados finais para todas as abordagens do AHP ... 290
Tabela 4.60 - Vetores binários para cálculo da sobreposição de preferência ... 292
Tabela 4.61 - Sobreposições (overlaps) entre decisores (Oi,j), e entre decisores e listas coletivas (Oi,c) ... 292
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AASHE Association for the advancement of sustainability in higher education
ADUNICAMP Associação dos Docentes da Unicamp ACV Avaliação do Ciclo de Vida
AHP Analytic Hierarchy Process
AICV Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida AIJ Agregação Individual de Julgamentos AIP Agregação Individual de Prioridades ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica ANP Analytic Network Process
BIOTAR Laboratório de bioengenharia e tratamento de águas residuárias CAD Câmara de Administração
CAISM Centro de atenção integral à saúde de mulher CAPEX Capital Expenditure
CEASA Centrais de Abastecimento de Campinas S.A CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo CGU Coordenadoria Geral da Universidade
CHP Combined Heat and Power
CI Consistency Index
CIPA Comissão Interna de Prevenção de Acidentes COCEN Coordenadoria de Centros e Núcleos
CONSU Conselho Universitário COTIL Colégio Técnico de Limeira COTUCA Colégio Técnico de Campinas
COUS Conselho de Orientação Universidade Sustentável COV Carga orgânica volumétrica
CPQBA Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Químicas, Biológicas e Agrícolas.
CR Consistency Ratio
CTEA Câmara Técnica de Educação Ambiental
CTGE Câmara Técnica de Gestão de Energia
CTGRH Câmara Técnica de Gestão de Recursos Hídricos CTGR Câmara Técnica de Gestão de Resíduos
CTGRN Câmara Técnica de Gestão de Fauna e Flora CSTR Continuously Stirred Tank Reactor
CT Câmara Técnica DCE Diretório Acadêmico
DEA Data Envelopment Analysis DBO Demanda bioquímica de oxigênio DEDIC Divisão de Educação Infantil DQO Demanda química de oxigênio
DIEESE Departamento Intersindical de Estatística e Estudos Socioeconômicos DRSA Dominance-based Rough Set Approach
ECO-92 Conferência sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento EIA/RIMA Estudo de impacto ambiental/relatório de impacto ambiental ELECTRE Elimination et Choix Traduisant la Realité
ETE Estação de Tratamento de Esgoto
FAPESP Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo FCA Faculdade de Ciências Aplicadas
FIESP Federação das Indústrias do Estado de São Paulo FOP Faculdade de Odontologia de Piracicaba
FT Faculdade de Tecnologia GEE Gases de efeito estufa GGA Grupo Gestor Ambiental GLP Gás liquefeito de petróleo
GGUS Grupo Gestor Universidade Sustentável ICV Inventário do Ciclo de Vida
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
IPEA Instituto de Pesquisas Econômicas Aplicadas ISCN International Sustainable Campus Network
ISO International Organization for Standardization
MACBETH Measuring Attractiveness by a Categorical Evaluation Technique MAUT Multiatribute Utility Theory
MCDA Multiple Criteria Decision Analysis
MCI Motor de Combustão Interna
MDL Mecanismo de Desenvolvimento Limpo MMG Método da Média Geométrica
MMVN Método da Média dos Valores Normalizados MO Matéria Orgânica
NGT Nominal Group Technique
NMHC Hidrocarboneto não-metano NPK Nitrogênio, fósforo e potássio ONG Organização Não Governamental OPEX Operational Expenditure
PCI Poder calor
PEAD Polietileno de Alta Densidade
PGIRS Plano de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos PG Procuradoria Geral
PGR Plano de Gestão de Resíduos
PGRU Programa de Gerenciamento de Resíduos Sólidos PHRD Policy and Human Resources Development Fund
pMethar Plataforma de Metanização de Resíduos Orgânicos PNRS Política Nacional de Resíduos Sólidos
PRDU Pró-reitoria de Desenvolvimento Universitário PREAC Pró-reitoria de Assuntos Comunitários
PRG Pró-reitoria de Graduação
PRODECAD Programa de Integração e Desenvolvimento da Criança
PROMETHEE Preference Ranking Organization Methods for Enrichment Evaluations
PRP Pró-reitoria de Pesquisa
PRPG Pró-reitoria de Pós-Graduação PSA Pressure Swing Adsorption
PVC Policloreto de Vinila RDF Refuse Derived Fuel
READ Renewable Energy Anaerobic Digester
RI Random Index
RS Restaurante da Saturnino RU Restaurante Universitário RSU Resíduo Sólido Urbano
SINDUSCON Sindicato da Indústria da Construção Civil do Estado de São Paulo SMART Simple Multi-Attribute Rating Technique
ST Sólidos totais
STU Sindicato dos Trabalhadores da Unicamp SV Sólidos voláteis
TCLE Termo de Consentimento Livre e Esclarecido TDH Tempo de detenção hidráulica
TIR Taxa Interna de Retorno
TMB Tratamento Mecânico-Biológico
TOPSIS Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution
UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket
UF Unidade Funcional
UFMG Universidade Federal de Minas Gerais UFSC Universidade Federal de Santa Catarina UNICAMP Universidade Estadual de Campinas USP Universidade de São Paulo
UTA Utilitès Additives
UV-B Raio Ultravioleta – B
UWO University of Wisconsin-Oshkosh
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 28 OBJETIVOS... 32 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ... 33 REFERÊNCIAS ... 34 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 37 2.1. O RESÍDUO SÓLIDO ORGÂNICO ... 38 2.2. AS TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO ... 45 2.3. A AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA... 70 2.4. A AVALIAÇÃO MULTICRITÉRIO DE APOIO À DECISÃO ... 83 2.5. O PROCESSO ANALÍTICO HIERÁRQUICO ... 107 REFERÊNCIAS ... 119 3. METODOLOGIA ... 1313.1. LOCAL DE ESTUDO ... 131 3.2. A AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA... 137 3.3. O PROCESSO ANALÍTICO-HIERÁRQUICO ... 142 REFERÊNCIAS ... 147 4. RESULTADOS ... 150 4.1. DESCRIÇÃO DOS DADOS COLETADOS ... 150 4.2. ANÁLISE DO QUESTIONÁRIO ... 156 4.3. INVENTÁRIO DAS TECNOLOGIAS ... 161
4.3.3. Digestão Anaeróbia ... 189
4.5. AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA ... 222
4.5.1. Aterro Sanitário ... 222 4.5.2. Compostagem ... 223 4.5.3. Digestão Anaeróbia ... 224 4.5.4. Análise dos resultados ... 237
4.6. PROCESSO ANALÍTICO-HIERÁRQUICO ... 245
4.6.1. O contexto decisório local ... 245 4.6.3. Definição de Critérios e Sub-critérios ... 251 4.6.4. Avaliação dos níveis da hierarquia ... 256 4.6.5. Cálculo das Prioridades Finais e Verificação de Consistência 277 4.6.6. Análise de Sensibilidade ... 296 REFERÊNCIAS ... 299 5. DISCUSSÃO ... 310 REFERÊNCIAS ... 318 6. CONCLUSÃO ... 319 APÊNDICES ... 322 ANEXO ... 350
1.
INTRODUÇÃO
A preocupação com as consequências das mudanças climáticas e esgotamento de recursos naturais fez com que a sociedade repensasse sua relação com o ambiente e buscasse assim novas formas de obtenção destes recursos, assim como promover o descarte e tratamento adequado do resíduo sólido proveniente desta exploração.
Dentre toda geração de resíduo sólido do Brasil, a matéria orgânica (MO) se destaca, sobretudo, devido à sua matriz econômica baseada na produção agropecuária. Já no âmbito das cidades, o país gera 78,6 milhões de toneladas de resíduo sólido urbano (RSU) por dia (ABRELPE, 2014), sendo que metade destes é composto por MO (51,4%) (IPEA, 2012). Isso se deve a cultura e dieta dos brasileiros, que é constituída principalmente por alimentos frescos e produtos “in
natura”. De acordo com Adhikari, Barrington e Martinez (2006), o resíduo sólido
orgânico (RSO) corresponde à maior fração ativa do RSU, ou seja, se não for coletado e receber uma forma adequada de tratamento, acaba atraindo vetores como insetos, animais e microrganismos que podem causar doenças. Ainda, sua degradação natural gera o lixiviado (conhecido como chorume), que aumenta os riscos de poluição de águas subterrâneas.
Além disso, o RSU é uma das principais fontes de emissão do gás metano (CH4) e gás carbônico (CO2), amplamente conhecidos como gases do efeito estufa
(GEE). O tratamento de resíduo sólido foi responsável por 59% do total de emissões em termos de CO2 eq. no setor de tratamento de água, esgoto e disposição de resíduos no Brasil (industrial, comercial e doméstico) e 2,5% do total de atividades desenvolvidas no país (incluindo energia, processos industriais, agricultura, mudanças no uso da terra e florestas) (MCT 2014). Para tentar promover uma redução dessas emissões, foi criada a Política Nacional sobre Mudança do Clima (lei nº 12.187/2009), que estabelece um comprometimento voluntário do governo brasileiro de redução das emissões dos GEE entre 36,1% e 38,9% das emissões projetadas até 2020. Com essa lei, apresentada a nível internacional no Acordo de Copenhague, em 2009, o Brasil vai implantar uma série de ações de acordo com os princípios e disposições estabelecidas pela Convenção sobre mudança climática, através da adoção de planos setoriais. (PERSON; BAXTER, 2014).
Diversas medidas vêm sendo adotadas para atender a estas diretrizes quanto à redução de GEE, gestão e manejo adequado do RSU pelo governo brasileiro nas esferas federal, estadual e municipal e também pela iniciativa privada. Novos desafios à gestão de resíduo sólido atribuídos pela Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS, lei nº 12.305/2010) torna indispensável à busca por alternativas inovadoras de tratamento de RSU, assim como seu melhor aproveitamento, sem deixar de considerar os aspectos técnicos, ambientais, sociais e econômicos envolvidos, o que pode remeter a um processo complexo e demorado para o gestor público.
Desde 2004, o Ministério do Meio Ambiente e das Cidades desenvolvem o "Projeto para Aplicação do Mecanismo de Desenvolvimento do Limpo (MDL), na Redução de Emissões em Aterros de Resíduos Sólidos", financiado pelo Banco Mundial por meio do fundo PHRD (Policy and Human Resources Development Fund) que opera com recursos do governo japonês (MMA, 2015). Existem diversos projetos de aproveitamento energético de RSU participantes do MDL, dentre estes se encontram os aterros Bandeirantes e São João em São Paulo, que juntos já reduziram cerca de seis milhões de toneladas equivalentes de CO2 (ESPIRITO
SANTO FILHO, 2013).
No entanto, quando se analisa o aproveitamento exclusivo do RSO, verifica-se que sua participação ainda é incipiente; o principal processo utilizado no Brasil é a compostagem. Estima-se que dos 94.309,5 toneladas por dia de MO coletados, apenas 1,6% do RSO é destinado para usinas de compostagem, sendo o restante encaminhado para outros destinos finais, destacando-se lixões, aterros controlados e aterros sanitários (IPEA, 2012). Massukado (2008 apud IPEA, 2012) explica que os motivos envolvidos na pouca utilização desse tratamento é que há a dificuldade de se obter o RSO já separado na fonte geradora; a insuficiência de manutenção do processo; o preconceito com o produto; e a carência de investimentos e de tecnologia adequada para a coleta deste tipo de material.
Outros tratamentos para o RSO como a digestão anaeróbia (DA) e o tratamento mecânico-biológico (TMB) ainda são pouco utilizados no país, embora novos projetos tenham sido estimulados pelo governo federal, como o projeto PROBIOGÁS, que fornece suporte para implantação de sistemas de DA em parceria
com o governo alemão (BRASIL, 2015). Os principais destaques desta tecnologia são os seus coprodutos: o processo resulta na eliminação de uma mistura gasosa conhecida como biogás, rica em CH4 e CO2, que pode ser reaproveitada para
geração de energia térmica e elétrica e o material digerido (líquido e sólido), que após correção de parâmetros, pode ser utilizado como biofertilizante em produções agrícolas, parques e jardins (FNR, 2010; TARICSKA et al, 2009).
No âmbito estadual, o governo de São Paulo lançou em 2014 o Plano Estadual de Resíduos Sólidos, que trabalha com o conceito de segurança energética, buscando uma matriz cada vez mais limpa, renovável e local, gerada dentro do estado, e reafirma o potencial para geração de energia por meio de biogás em usinas e aterros (SÃO PAULO, 2014). Já os municípios tentam trazer as políticas federais e estaduais para a sua realidade local. Campinas é uma destas cidades, que, em 2012, implantou seu Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos (PGIRS) que contempla diretrizes para coleta seletiva e prevê projetos como, por exemplo, a compostagem de RSO gerado no Ceasa e nos serviços de poda e capinação, feiras livres e grandes geradores. O município produz diariamente 4410 toneladas de RSU, sendo que cerca de 1000 toneladas de resíduo sólido domiciliar eram encaminhadas diariamente ao aterro sanitário Delta A (PREFEITURA MUNICIPAL DE CAMPINAS, 2012). Este aterro foi desativado em 2014, desde então o RSU produzido pelo município é transportado até o aterro sanitário da empresa Estre em Paulínia-SP (BRITO, 2015).
Várias entidades procuram atender a esta nova perspectiva quanto ao gerenciamento de RSU, entre elas, está a Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). O programa de coleta seletiva desenvolvida pela Divisão de Meio Ambiente da Prefeitura do campus existente desde 1999, encaminha para a reciclagem materiais recolhidos em 87 pontos de recolhimento dentro do campus; além disso, há um projeto piloto de recolhimento de pilhas e baterias e um ponto de recebimento de óleo vegetal, óleos lubrificantes e hidráulicos. Outros resíduos sólidos como o proveniente do corte de grama, limpeza de jardim e poda de árvores eram encaminhados para áreas de compostagem onde retornavam às áreas verdes do campus após a transformação em adubo orgânico, no entanto esta prática não está sendo feita atualmente. Já quanto ao RSO a Divisão de Alimentação desenvolve desde 2003 o “Programa de Prevenção Contra o Desperdício” a fim de
sensibilizar usuários dos restaurantes para o uso racional da água, energia e alimentos. No entanto, apesar das políticas já implantadas na universidade, ainda é elevada a quantidade de RSO produzida e que não possui tratamento diferenciado, sendo destinada ao aterro sanitário (UNICAMP, 2015), mas que seria passível de serem utilizados na DA ou compostagem.
Nota-se que embora os gestores públicos e privados tenham se esforçado para cumprir às leis estabelecidas e assim mitigar ao máximo os efeitos deletérios do RSU no ambiente, a escolha de tecnologias e estratégias de gerenciamento ainda é uma tarefa muito complexa (ANTONOPOULOS et al, 2014), principalmente devido ao envolvimento de diversos atores sociais, o que denota múltiplos pontos de vista. Assim, eleger um sistema que atenda todos os objetivos dos tomadores de decisão é “desafiador” (SOLTANI et al, 2014). O processo de tomada de decisão quando mal conduzido pode acarretar diversas consequências negativas como a ineficiência do processo e até a desistência da utilização da tecnologia. É diante deste contexto que novas técnicas se desenvolveram a fim de facilitar e proceder de forma eficiente o processo de tomada de decisão em diferentes situações.
A Avaliação Multicritério de Apoio à Decisão (MCDA, em inglês) é conjunto de métodos desenvolvidos para auxiliar na decisão para resolução de um problema, que leva em consideração o produto de diversas interações entre as preferências de indivíduos e os grupos de influência a partir de múltiplos critérios para a determinação de uma solução de melhor compromisso de acordo com o que é esperado pelos atores envolvidos, sejam estes participantes ativos da decisão como também os afetados por suas consequências (ENSSLIN; MONTIBELLER NETO; NORONHA, 2001). Embora seja uma ferramenta amplamente utilizada em diversos problemas ambientais (HUANG; KEISLER; LINKOV, 2011), é uma técnica que não consegue levar aos reais impactos ambientais que são causados no processo. Assim, a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) preenche essa lacuna, pois consiste em um estudo de todos os impactos ambientais de um produto, processo ou sistema, que avalia sistematicamente desde a produção da matéria-prima até o gerenciamento do RS (ABNT, 2009).
Vários estudos utilizando estes dois métodos associados foram realizados recentemente (AGHAJANI MIR et al, 2015; ANTONOPOULOS et al, 2014; CRISTÓBAL et al, 2016; HANANDEH; EL-ZEIN, 2009; SOLTANI et al, 2014), o que
mostra que a utilização integrada da ACV e MCDA na resolução de questões ambientais, especialmente quanto à RSU, tem se mostrado promissora, pois consegue avaliar de forma eficaz as múltiplas dimensões inerentes à problemática.
O foco deste trabalho é a utilização de métodos suporte para determinação de tecnologias de tratamento de RSO que causem menor impacto ambiental considerando o contexto local de sua aplicação. A pesquisa aborda a problemática da decisão na qual os gestores públicos se deparam e procura traçar uma série de procedimentos que visa assegurar a participação ativa de todos os tomadores de decisão no processo.
Espera-se que assim, que os resultados deste trabalho possam servir de base para pesquisas futuras que objetivarem avançar nessa área, dentro e fora do âmbito acadêmico, fornecendo subsídios para a implantação de novos projetos, por exemplo, a utilização de MCDA e ACV para escolha de tecnologias de tratamento de RSO aplicáveis em outras regiões no contexto urbano. Além disso, a comunicação de resultados com órgãos públicos poderá fazer com que este trabalho sirva como uma fonte para discussões de Planos de Gestão Municipal em RSU e em Comissões de Impactos Ambientais Urbanos.
OBJETIVOS
O objetivo principal deste estudo é avaliar a integração dos métodos ACV e MCDA como forma de auxílio do processo de tomada de decisão para escolha de uma tecnologia de menor impacto ambiental para o tratamento do RSO produzido pelos restaurantes universitários da Unicamp. Os objetivos específicos são:
i. Determinação dos principais impactos ambientais (mudanças climáticas, acidificação, eutrofização e toxicidade humana) decorrentes do uso de cada tecnologia;
ii. Determinação dos critérios de avaliação das tecnologias, e;
iii. Investigação da viabilidade técnica, social e econômica de acordo com o local a ser implantada.
ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
A estrutura global deste trabalho é apresentada na Figura 1.1 descrevendo cada etapa desenvolvida com o propósito de atender o objetivo estabelecido. Esta dissertação é dividida em seis capítulos. No Capítulo 2 um levantamento bibliográfico foi realizado de modo a apresentar uma visão geral sobre o RSO, as formas de tratamento do mesmo e dar suporte a pontos específicos como a aplicação das metodologias de ACV e MCDA e seu contexto de aplicações. O Capítulo 3 introduz a metodologia, a descrição do local de estudo, ou seja, dos restaurantes universitários do campus Campinas, a coleta de dados, identificação dos atores envolvidos e como foram utilizados na ACV e MCDA. Já o Capítulo 4 aborda todos os resultados obtidos, iniciando-se com a descrição dos dados coletados dos restaurantes e do campus, levantamento de inventário para as cinco alternativas analisadas bem como seus resultados da ACV. Em seguida é mostrada a aplicação da MCDA; começando pela apresentação do contexto decisório local, dos decisores envolvidos e do grupo participante da pesquisa, definição de critérios e subcritérios, cálculos das prioridades finais para cada alternativa e análises de sensibilidade para verificação da ocorrência ou não de mudanças no ordenamento das preferências. Uma discussão geral sobre os resultados da pesquisa são apresentados no Capítulo 5, bem como as principais limitações juntamente com as pesquisas futuras na área. As conclusões finais e implicações do estudo são expostas no Capítulo 6.
Figura 1.1 - Estrutura da dissertação
REFERÊNCIAS
ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO 14040: 2009a: Gestão ambiental - Avaliação do ciclo de vida - Princípios e estrutura. ABNT, 2ª ed, Rio de Janeiro, Brasil: 21p.
ABRELPE – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE EMPRESAS DE LIMPEZA PÚLICA E RESÍDUOS ESPECIAIS. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil: 2014. 2014. 120 p. Disponível em: <http://www.abrelpe.org.br/Panorama/panorama2014.pdf> Acesso em 15 dez 2015.
ADHIKARI, B. K.; BARRINGTON, S.; MARTINEZ, J. Predicted growth of world urban food waste and methane production. Waste Management & Research, v. 24, p. 421-433, 2006.
AGHAJANI MIR, M. et al. Application of TOPSIS and VIKOR improved versions in a multi criteria decision analysis to develop an optimized municipal solid waste management model. Journal of Environment Management, v. 166, p. 109-115, 2015.
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______. Lei nº 12.305, de 02 de agosto de 2010. Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei no 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências. Disponível em <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007- 2010/2010/lei/l12305.htm >. Acesso: 16 mar. 2015.
BRASIL. Probiogás - .Projeto Brasil-Alemanha de Fomento ao Aproveitamento Energético de Biogás no Brasil. 2015. Disponível em: < http://www.cidades.gov.br/saneamento-cidades/probiogas>. Acesso em 17 jan. 2017.
BRITO, S. Prefeito de Campinas quer voltar a usar Aterro Delta A. Correio Popular. Campinas, 15 de julho de 2015. Meio Ambiente. Disponível em:
<http://correio.rac.com.br/_conteudo/2015/07/capa/campinas_e_rmc/297551-prefeitura quer-voltar-a-usar-aterro-delta-a.html. Acesso em 19 jan. 2016.
CRISTÓBAL, J. et al. Methodology for combined use of data envelopment analysis and life cycle assessment applied to food waste management. Journal of Cleaner Production, 2016 ENSSLIN, L.; MONTIBELLER NETO, G.; NORONHA, S. M., Apoio à Decisão: Metodologia para
Estruturação de Problemas e Avaliação Multicritério de Alternativas, Ed. Insular, 2001.
ESPÍRITO SANTO FILHO, F. Estimativa do aproveitamento energético do biogás gerado por resíduos sólidos urbanos no Brasil. 2013. 242 p. Dissertação (Mestrado em Energia). Escola Politécnica/ Faculdade de Economia, Administração e Contabilidade/Instituto de Eletrotécnica e
Energia/Instituto de Física, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013.
FNR - FACHAGENTUR NACHWACHSENDE ROHSTOFFE e.V. . Guia Prático do Biogás – Geração e Utilização. 5ª ed. Gülsow. 2010.
HANANDEH, A. E.; EL-ZEIN, A. The development and application of multi-criteria decision-making tool with consideration of uncertainty: The selection of a management strategy for the bio-degradable fraction in the municipal solid waste. Bioresource techonology. v. 101, p. 555-561, 2010.
HUANG, I. B.; KEISLER, J.; LINKOV, I. Multi-criteria decision analysis in environmental science: Ten years of applications and trends. Science of the Total Environment. v. 409, p. 3578-3594, jul. 2011.
IPEA – INSTITUTO DE PESQUISA ECONÔMICA E APLICADA. Diagnóstico dos resíduos sólidos urbanos-Relatório de Pesquisa. Brasília, 2012. Disponível em:
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MCT - MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Estimativas anuais de emissões de gases de efeito estufa no Brasil. Disponível em: <http://www.mct.gov.br/upd_blob/0235/235580.pdf>. Acesso em 14 out. 2016.
MMA - MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE. Aproveitamento energético do biogás de aterro sanitário. 2015. Disponível em <http://www.mma.gov.br/cidades-sustentaveis/residuos solidos/politica-nacional-de-residuos-solidos/aproveitamento-energetico-do-biogas-deaterro-sanitario>. Acesso em 18 fev. 2015.
PERSSON, T., BAXTER, D., IEA Bioenergy: Task 37 – Biogas Country Review (Country Reports). 2014
PREFEITURA MUNICIPAL DE CAMPINAS. Plano de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos – PGIRS. 2012.
SÃO PAULO (Estado). Plano de Resíduos Sólidos do Estado de São Paulo. 1ª ed. São Paulo: SMA, 2014. Disponível em: < http://ambiente.sp.gov.br/cpla/plano-residuos-solidos-sp-2014.pdf> Acesso em 18 fev. 2015.
SOLTANI, A. et al. Multiple stakeholders in multi-criteria decision-making in the context of municipal solid waste management: a review. Waste Management, 2014.
TARICSKA, J. R. et al. Anaerobic Digestion. IN: WANG, L. K. et al. Biological Treatment Processes, v. 8, Springer, 2009, Cap 14.
UNICAMP - UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS. Prefeitura do campus. Divisão de Meio Ambiente. Disponível em <http://www.prefeitura.unicamp.br/servicos/divisao-de-meio-ambiente>. Acesso em 18 fev. 2015.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A problemática do resíduo sólido é uma questão global, ela ameaça o ambiente e consequentemente a saúde humana e está intrinsecamente ligada ao modo como a sociedade produz e consome (UNEP, 2015). Atualmente, 54% da população mundial vivem em cidades, projetando-se que em 2050 chegue a corresponder a 66% do total mundial (ONU, 2015). Juntamente com este aumento populacional em áreas urbanas está à geração de resíduo cada vez maior.
O Programa das Nações Unidas para o Ambiente (UNEP, em inglês) aponta em um recente relatório publicado em 2015, que a “melhor ordem de magnitude” do total de RSU gerado no mundo seja por volta de dois bilhões de toneladas por ano. Por isso, uma das prioridades para proteção do ambiente assinalada por ele é justamente a eliminação da disposição não controlada do mesmo. Embora já tenham havidos progressos positivos, as taxas de disposição controlada de RSU entre países desenvolvidos (95% a 100%) e os subdesenvolvidos e em desenvolvimento (20% a 40%) são muito contrastantes, ou seja, ainda é muito comum encontrarmos aterros não controlados com queima a céu aberto (UNEP, 2015). O relatório ainda estima que pelo menos três bilhões de pessoas no mundo ainda não tem acesso a tecnologias de disposição adequada de resíduos.
O Brasil se enquadra no segundo grupo; das 78,6 milhões de toneladas de RSU gerado diariamente, 58,4% teve disposição final adequada (ABRELPE, 2014), ou seja, apesar dos esforços despendidos pelo governo brasileiro, a destinação inadequada (lixões ou aterros controlados) ainda é significativa. Segundo a Secretaria de Políticas de Pesquisa e Desenvolvimento, o setor de tratamento de resíduo brasileiro emitiu 29.487 Gg de gás carbônico equivalente (CO2 eq.) em 2012,
valor que corresponde a um aumento de mais de 75% dos valores mensurados em 1990 (MCT, 2014).
O aterro sanitário ainda é a forma tradicional de disposição final de RSU no país, no entanto, percebe-se que boa parte deste poderia receber um tratamento específico que cause menores impactos ao ambiente ou ser reaproveitada, ou seja, seguindo a hierarquia do resíduo sólido na qual a redução, reutilização, reciclagem e
recuperação devem ser prioridade (HOORNWEG; BHADA-TATA, 2012). Desta forma, deixa-se para os aterros apenas a função de armazenamento dos rejeitos produzidos pela população. Podemos citar, por exemplo, a reciclagem, compostagem e a DA como técnica de reaproveitamento de RSU, assim como técnicas conhecidas como waste-to-energy, nas quais o resíduo sólido pode gerar energia (COMITE DE VALORIZAÇÃO ENERGÉTICA, 2012; FINNVEDEN et al, 2005; IPEA, 2012; UNEP, 2015).
2.1. O RESÍDUO SÓLIDO ORGÂNICO
O RSO é aquele que possui matéria orgânica em sua composição. Dentro do contexto urbano, é a parcela do RSU principalmente representado pelo resíduo alimentar e de atividades de poda, capina e jardinagem. O resíduo alimentar é constituído por sobras de alimentos, resíduo do preparo de comida em residências, estabelecimentos comerciais como restaurantes, instituições (escolas, hospitais, universidades) e algumas fontes dentro de indústrias (restaurantes, cafeterias e refeitórios) (FRANKLIN, 2002). Incluem-se também os decorrentes de grandes geradores como supermercados e feitas livres (LA COUR JANSEN, 2011). Neste trabalho o termo RSO é designado para a fração correspondente ao resíduo alimentar e quando se tratar das outras frações, o termo é explicitado como resíduo de poda e capina.
Dentre toda a geração de RSU, a fração orgânica se destaca principalmente em países subdesenvolvidos e em desenvolvimento, a qual corresponde de 50% a 70% do total, já nos países desenvolvidos esse valor passa a ser de 20% a 40%. (HOORNWEG; BHADA-TATA, 2012, UNEP, 2015), no Brasil, esse valor corresponde a 51,4% (IPEA, 2012).
O RSO é um problema com implicações econômicas, ambientais e sociais, o que denota sua importância e complexidade (ERIKSSON; STRID; HANSSON, 2015), seu mau gerenciamento pode trazer graves implicações como doenças em seres humanos e intensa degradação ambiental (ADHIKARI; BARRINGTON; MARTINEZ, 2006). As formas de tratamento existentes são a compostagem, DA, gasificação, combustão (incineração com recuperação energética), MBT, incineração sem recuperação energética e disposição em aterro sanitário com ou sem
recuperação energética do CH4 (BERNSTAD; LA COUR JANSEN, 2012;
ISWM-TINOS, 2011), embora haja outras opções sendo desenvolvida ou ainda incipiente, como por exemplo, o biodiesel “waste-to-energy” que utiliza a carbonização hidrotérmica (AHAMED et al, 2016). Outras duas opções são a doação para caridade ou para alimentação de animais. É importante salientar que estes tipos de ações requerem uma série de cuidados para garantir a qualidade sanitária e atenderem às legislações vigentes (ERIKSSON; STRID; HANSSON, 2015), que podem variar de país para país e muitas vezes nem serem permitidas legalmente.
Nos países subdesenvolvidos o aterramento continua sendo a técnica mais utilizada para tratamento de RSO, pois este na maior parte das vezes não é segregado das demais frações do RSU. No entanto, em muitos países nem o aterro sanitário é viável, o que resulta em disposições em lixões a céu aberto ou despejo em corpos hídricos (ADHIKARI et al, 2006), piorando ainda mais a situação.
Posto todos estes fatos, percebe-se que gerenciar tamanha quantia de RSO não é uma tarefa fácil; os gestores públicos necessitam ponderar diversos fatores como disponibilidade de espaço físico para abrigar o sistema de tratamento, mitigação de efeitos adversos no ambiente que partem desde a poluição do ar, água e solo até incômodo à vizinhança do entorno como odores, presença de vetores e poluição sonora. Aliado a tudo isso, o fator preponderante e que baliza a maior parte das decisões é o financeiro (HOKKANEN et al, 1993); este acaba sendo o limitante que leva à escolha da técnica de menor custo aos cofres públicos sem necessariamente se pautar nos demais critérios ambientais e sociais.
Geralmente opta-se por sistemas de tratamento centralizados, embora cada vez mais tenha se destacado a descentralização destes serviços como uma opção mais viável tanto em termos econômicos, quanto ambientais e gerenciais. Segundo a Organização de Saúde Pública e Engenharia Ambiental do Governo Indiano (CPHEEO, 2014), os sistemas descentralizados (ou também chamados de sistemas em nível da comunidade) reduzem a carga de lidar com grandes volumes de resíduo sólido em um local centralizado e também custos com armazenagem intermediária, ainda apontam como vantagens:
• Podem ser dimensionadas para o fluxo de resíduo a nível local, levando-se em consideração o clima e as condições socioeconômicas.
• Redução do custo do transporte: coleta e disposição final feita pelos órgãos locais urbanos.
Além disso, CPHEEO (2014) indica que as soluções descentralizadas são viáveis quando: há área disponível no entorno; não há resistência da comunidade; há a disponibilidade de expertise para apoiar o processo de uma forma ambientalmente aceitável; há a capacidade efetiva de monitoramento do sistema e há mercado/uso do composto produzido (se for o caso).
Dentro deste contexto, nota-se que as instituições de ensino se enquadram na maioria das características apontadas acima. Especificamente quanto às universidades, a grande circulação diária de pessoas remonta num valor considerável de RSO a ser tratado. O RSO pode ser encontrado nos restaurantes universitários, refeitórios, cantinas, cafeterias e moradia estudantil (embora esta última nem sempre esteja presente no mesmo ambiente do campus), contudo, a geração majoritária se concentra nos dois primeiros. O RSO pode ser dividido em (1) pré-consumo, ou seja, aquele gerado no preparo dos alimentos na cozinha e (2) pós-consumo, gerado pelo usuário (restos em pratos, bandejas e gôndolas de
self-service). O RSO de pré-consumo é muitas vezes divergido devido à compra de
alimentos semi-processados com o intuído de diminuir o número de funcionários, espaço e tempo para produção da refeição. Este tipo de RSO deve ser recolhido diariamente para minimizar a geração de odores e também diminuir a necessidade de armazenamento temporário em câmara refrigerada (custos com energia elétrica).
De um modo geral, a forma preponderante ainda é o tratamento externo com coleta pelo sistema convencional de RSU e disposição em aterro sanitário, embora essa situação tenha se alterado gradativamente principalmente devido à implantação de políticas de sustentabilidade em campi universitários em diversas partes do mundo e/ou obrigatoriedade de tratamento do RSO, como por exemplo, no estado de Massachussets (EUA) que a partir de 2014 exigiu a implantação de programas de compostagem para instituições que gerem mais do que uma tonelada de RSO por semana (HARVARD UNIVERSITY, 2016).
A Associação para o Avanço da Sustentabilidade em Instituições de Ensino Superior (AASHE, em inglês) criou o programa STARS®, um sistema de avaliação, acompanhamento e classificação para universidades medirem seu desempenho de sustentabilidade. Ele é composto por créditos que indicam o desempenho em várias categorias. São 771 instituições registradas (apenas uma é brasileira). Ao pesquisar iniciativas para tratamento de RSO nas universidades participantes, nota-se que muitas possuem programas para tratamento de pré e pós-consumo (STARS, 2016).
O relatório elaborado pela Rede Internacional de Campus Sustentável (ISCN, em inglês) mostra as inúmeras iniciativas promovidas em várias universidades associadas1 quanto às ações para uso racional de água e energia, incentivos à redução, reciclagem e reaproveitamento de resíduo (ISCN, 2014). O enfoque é a integração e colaboração nestas políticas de modo a transformar a pesquisa e educação em um “laboratório vivo” para o desenvolvimento sustentável, incluindo todo o campus, ou seja, seus estudantes, professores e funcionários.
Quanto ao tratamento específico para RSO executado dentro da universidade, a compostagem é a forma mais utilizada. Diversas universidades ao redor do mundo aplicam esta técnica para tratamento de RSO proveniente dos serviços de refeições. Como exemplo, cita-se a Universidade de Boston com o Programa de Sustentabilidade nos Serviços de Refeições, o qual utiliza a informação detalhada de compra de alimentos, escolhas alimentares “inteligentes”, redução e divergência da geração de RSO. Fazem a compostagem de 98% do RSO de pré-consumo e 95% do pós-consumo, levando-os para uma planta de compostagem industrial local e revendendo o composto como corretor de solo. Todos os recipientes descartáveis e utensílios utilizados são feitos de materiais compostáveis como milho, batata e caixa de leite recicláveis (BOSTON UNIVERSITY, 2016).
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Anglia Ruskin University, Ball State University, Carnegie Mellon University, Ecole Polytechnique Féderale de Lausanne, ETH Zurich, Georgetown University, Harvard University, Hokkaido University, Keio University, Massachussets Institute of Techology, National University of Singapore, Politecnico de Milano, The University of British Columbia, The University of Hong Kong, Universidad Internacional del Ecuador, Università degli Studi di Milano, University of Cambridge, University of Gothenburg, University of Melbourne, University of Oxford, University of Pennsylvania, University of Tokyo, Yale University
Já a Universidade de Louisville iniciou a compostagem de RSO de pré-consumo em 2010; a atividade envolve estudantes voluntários, funcionários e membros da comunidade. O composto é usado em projetos no campus e inclui dois jardins comunitários e um jardim de flores selvagens. O projeto está associado ao programa EcoReps e evoluiu para uma parceria de compostagem com a vizinhança, sendo que até o final de 2015 foram compostados quase 1300 kg de RSO semanalmente (MOG, 2016). Outros exemplos de instituições de ensino superior que praticam a compostagem a partir de RSO proveniente de restaurantes e refeitórios universitários podem ser vistas no Quadro 2.1.
Quadro 2.1 - Exemplos de algumas universidades que realizam a compostagem de resíduo sólido orgânico de restaurantes/ refeitórios universitários no exterior
(continua) Cornell University, EUA
(CORNELL UNIVERSITY, s.d.)
A Universidade Cornell compostou cerca de 515 toneladas de RSO de refeitórios em 2012 e 2013
Harvard University, EUA (HARVARD UNIVERSITY, s.d.)
Faz a compostagem a partir da coleta de resíduo sólido orgânico de pré e pós consumo de refeitórios da graduação e de grandes eventos. Cafeterias, escritório, faculdades e apartamentos podem optar por implementar programas em áreas selecionadas dos edifícios ou em todo o campus. O composto substitui fertilizantes químicos utilizado no paisagismo da universidade. Desde 2012 a Harvard Law School faz a compostagem in-vessel de mais de 450 kg de RSO diariamente. Já os refeitórios e outros estabelecimentos de alimentação utilizam sistemas de despolpadores e moedores para reduzir o volume e umidade do RSO antes do envio para a compostagem. Imperial College London,
Reino Unido
(IMPERIAL COLLEGE LONDON, s.d.)
A compostagem “Compod” processa 1,1 toneladas de resíduo sólido orgânico produzido pelos refeitórios do campus de South Kensington. Utilizam a tecnologia in-vessel.
Loyola University of Chicago, EUA
(LOYOLA UNIVERSITY OF CHICAGO, s. d.)
Iniciou em 2012, compostagem de resíduo sólido orgânico de pré e pós consumo de refeitórios. Em 2012, 62 toneladas de resíduo sólido orgânico foram enviadas para uma planta comercial de compostagem.
Ohio University, EUA (OHIO UNIVERSITY, s.d.)
Produz composto classe II e classe IV a partir de uma instalação de compostagem in-vessel. O resíduo sólido orgânico é proveniente dos refeitórios no campus. O composto é usado no próprio campus e vendido para o público. Cobram US$ 2 por um balde de aproximadamente 20 litros ou US$ 35/m³.
Stanford University, EUA (STANFORD UNIVERSITY, s.d.)
Iniciou suas operações em 2003. Faz a compostagem de resíduo sólido orgânico + poda e capina que incluem resíduos de restaurantes, escolas, dormitórios dentro do campus. Divergem 140 toneladas de resíduo sólido orgânico por mês
Quadro 2.1 - Exemplos de algumas universidades que realizam a compostagem de resíduo sólido orgânico de restaurantes/ refeitórios universitários no exterior
(conclusão) The Chinese University of
Hong Kong, China
(THE CHINESE UNIVERSITY OF HONG KONG, s.d.)
Cinco máquinas de compostagem foram instaladas no campus para tratar resíduo sólido orgânico de cantinas, sendo que algumas destas coletam resíduo sólido orgânico para conversão em reação animal (para peixes). Também coletam resíduo de horticultura e de paisagismo para compostagem.
The University of British Columbia, Canadá
(THE UNIVERSITY OF BRITISH COLUMBIA, s.d.)
O campus de Vancouver composta resíduo sólido orgânico de pré e pós consumo em uma composteira in-vessel desde 2000. Outros materiais como pratos e copos de papel, papel-toalha, guardanapos e resíduo de poda e capina também estão incluídos. Entre 2010/11, 388 toneladas de resíduo sólido orgânico de pré e pós-consumo foram compostados.
Universidad Nacional de Córdoba, Argentina.
(CBA 24n, 2015)
Em 2015 compostaram quase cinco toneladas de resíduo sólido orgânico proveniente do restaurante universitário e quatro toneladas de resíduo de poda e capina.
University of Califórnia – Berkeley, EUA
(UNIVERSITY OF CALIFORNIA, s.d.)
Compostagem de parte do resíduo sólido orgânico produzido + resíduo de poda, capina e madeira.
University of Washington, EUA
(UNIVERSITY OF WASHINGTON, s.d.)
Iniciou em 2004. O programa coleta resíduo sólido orgânico de pré-consumo do UW club, três prédios de moradia e cozinhas de serviços alimentícios. Inclui todos os restaurantes e cafeterias do campus.
A aplicação da compostagem para RSO de restaurantes universitários também é encontrada em universidades públicas brasileiras. Na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) o projeto “Coleta Seletiva e Compostagem de RSO” se iniciou em 1994. A compostagem é feita por sistema em leitas estáticas com aeração natural (conhecido como método UFSC) e reciclava até 2014 cerca de cinco toneladas de RSO proveniente das lanchonetes, moradia estudantil, restaurante universitário e hospital universitário e também de resíduo de poda, capina e maravalha coletados no campus (ELIAS, 2014).
Em 2013 o encerramento da destinação de RSO dos restaurantes universitários da Universidade de São Paulo (USP - São Carlos) para a horta municipal de São Carlos estimulou a universidade a implantar a compostagem para o RSO do campus II. Utilizavam a técnica com alambrado até meados de 2015, alterando para o método UFSC na maioria das leiras construídas. Em média são recebidos cerca de 120 kg de RSO diariamente (ZANETTE, 2015). No mesmo ano
teve início o projeto “Utilização de minhocas para a reciclagem” promovido por alunos dos cursos de engenharia florestal e agronomia da Universidade Federal do Acre, em que a vermicompostagem é feita com RSO do restaurante universitário e resíduo de poda e capina (G1 ACRE, 2013). Desde 2014 a Universidade Estadual do Maranhão conduz o “Projeto dos Resíduos Orgânicos”, que encaminha para a compostagem na Fazenda Escola de São Luís os resíduos de pré e pós-preparo do restaurante universitário do campus Paulo VI (COSTA e SILVA; NASCIMENTO, 2015). Além destes, foram encontrados também alguns estudos de viabilidade, propostas de implantação e de escala piloto para a Universidade Federal do Rio Grande (XAVIER et al, 2015), Universidade Federal de Grande Dourados (ELIAS, 2014), Universidade Estadual de Santa Maria (RODRIGUES et al, 2015), USP – campus principal (ARAÚJO; ALMEIDA; BASSO, 2015), Universidade Estadual Paulista – campus Rio Claro (PICCIAFUOCO, 2013) e Universidade Federal de Lavras (LIMA, 2015).
Apesar de a compostagem ser a técnica mais difundida, a DA tem ganhado espaço em instituições por proporcionar a geração de energia a partir do biogás produzido além do biofertilizante. Na Universidade de Exeter (Reino Unido) todo RSO produzido em refeitórios passou a ser encaminhado para uma planta de DA em 2015 (UNIVERSITY OF EXETER, s.d.). Por sua vez, a Universidade de Wisconsin-Oshkosh (UWO, EUA) construiu a primeira planta de DA via seca em escala industrial das Américas; ela composta 8000 toneladas de RSO, resíduo de poda, capina e culturas da universidade e entornos suprindo 15% de toda demanda de energia elétrica da UWO (BIOFERM, s.d.).
A Universidade da Califórnia – campus Davis (EUA) implantou o READ (digestor anaeróbico de energia renovável, em inglês) em parceria com a empresa
CleanWorld para converter 50 toneladas de RSO em 12.000 kWh de energia elétrica
diariamente. Metade do substrato necessário para abastecer o biodigestor provém da própria universidade, como RSO dos refeitórios, de instalações de animais e jardins (UC DAVIS, 2014). Já a ETH Zurich (Suíça) obteve sucesso na operação de uma planta piloto de DA, assim, separação de RSO vai ser estendida para todo do campus de Hönggerberg. A parceria entre a universidade e a empresa Recycling
