Avaliação do Potencial Energético de Resíduos Sólidos Urbanos e Agrícolas: Uma Contribuição para a Diversificação da Matriz Energética e Gestão Sustentável dos Resíduos Sólidos
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Supervisores
Data
2025
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Resumo
O processo de gestão de RSU nas cidades moçambicanas é um desafio que requer uma atenção especial de todos os actores da sociedade, pois, os resíduos gerados quando não são devidamente geridos constituem um problema de saúde pública generalizado. Os resíduos produzidos e não aproveitados contribuem para a contaminação do ar, solos, cursos de água, sistemas de drenagem e do oceano. A presente pesquisa teve como objectivo avaliar o potencial energético de resíduos plásticos e alguns resíduos agrícolas gerados e descartados na zona urbana e zona rural sem nenhum aproveitamento. O estudo usou uma metodologia embasada no paradigma anarquista efectivado pelo método experimental com abordagem quantitativa. A amostragem utilizada foi não probabilística baseada nos protocolos MODECOM - 1998 para resíduos de material plástico (RSU) e SWA-Tool - 2004 para biomassas (RSA). A determinação do potencial energético dos resíduos seguiu três fases: i. análise proximal (Humidade, Cinzas, Voláteis e Carbono Fixo) pelo método do Forno; ii. análise elementar (composição química) pelo método SEM/EDS - Scanning Electron Microscope / Energy-dispersive X-ray spectroscopy) e iii. análise calorimétrica (potencial calorífico) pelo método da Bomba carimétrica. Com base nos resultados destas análises, foram determinados empiricamente os Valore Calorífico Inferior (VCI) e o Valor Calorífico Superior (VCS) dos resíduos. Os Potenciais de Recuperação Energética (PRE) e de Geração Eléctrica (PGE) foram determinados também empiricamente por modelação matemática. Os resultados da análise do potencial energético dos RSA encontrados são: amendoim (19.342 J/g); milho (14.877 J/g); feijão (5.559 J/g). Os resultados da análise do potencial energético dos RSU encontrados são: Polietileno de alta densidade (PEAD) (47.459 J/g); Polipropileno (PP) (45.276 J/g); Poliestireno (PS) (41.239 J/g); Polietileno de baixa densidade (PEBD) (40.300 J/g) e Polietileno tereftalato (PET) (24.128 J/g). Com vista a aferir a influência da origem no potencial energético dos resíduos fez-se uma comparação com resíduos semelhantes de diferentes origens, sob mesmas condições de amostragem e de análise. Desta comparação constatou-se que, os RSU de Maputo analisados são mais energéticos que os do Porto. Contrariamente, os RSA do Porto analisados são mais energéticos que os RSA de Maputo. Com base nestes resultados pode-se concluir que, o amendoim é mais energético em relação ao milho e feijão, em todas as amostras, enquanto o PEAD é mais energético em relação a outros plásticos estudados. Concluiu-se também que, os RSU possuem maior potencial energético em relação aos RSA. Estas conclusões permitem inferir que, os RSU e RSA possuem um alto potencial calorífico para uso na geração de electricidade através de Tecnologias WTE, especificamnete a incineração de seus componentes individuais ou de misturas em proporções pré- estabelecidas, o que significa que a origem e o tipo de resíduo sólido afectam o seu potencial energético
Descrição
The process of managing MSW in Mozambican cities is a challenge that requires special attention from all actors in society, since the waste generated when not properly managed constitutes a widespread public health problem. The process of managing MSW in Mozambican cities is a challenge that requires special attention from all actors in society, since the waste generated when not properly managed constitutes a widespread public health problem.The waste generated and unused contributes to the contamination of air, soil, waterways, drainage systems and the ocean. The present research aimed to evaluate the energy potential of plastic waste and some agricultural waste generated and discarded in urban and rural areas without any use. The study used a methodology based on the anarchist paradigm implemented by the experimental method with a quantitative approach. The sampling used was non-probabilistic based on the MODECOM - 1998 protocols for plastic material waste (RSU) and SWA-Tool - 2004 for biomass (RSA). The determination of the energy potential of the waste followed three phases: i. proximal analysis (Moisture, Ash, Volatiles and Fixed Carbon) by the Oven method; ii. elemental analysis (chemical composition) by SEM/EDS method - Scanning Electron Microscope / Energy-dispersive X-ray spectroscopy) and iii. calorimetric analysis (calorific potential) using the Carimetric Bomb method. Based on the results of these analyses, the Lower Calorific Value (LCV) and Upper Calorific Value (HCV) of the waste were empirically determined. The Energy Recovery Potential (PRE) and Electric Generation Potential (PGE) were also determined empirically by mathematical modeling. The results of the analysis of the energy potential of the RSA found are: peanuts (19.342 J/g); corn (14.877 J/g); beans (5.559 J/g).The results of the analysis of the energy potential of MSW found are: High density polyethylene (HDPE) (47.459 J/g); Polypropylene (PP) (45.276 J/g); Polystyrene (PS) (41.239 J/g); Low density polyethylene (LDPE) (40.300 J/g) and Polyethylene terephthalate (PET) (24.128 J/g). In order to assess the influence of origin on the energy potential of waste, a comparison was made with similar waste from different origins, under the same sampling and analysis conditions. From this comparison it was found that the MSW from Maputo analyzed is more energetic than that from Porto. Conversely, the analyzed Porto RSAs are more energetic than the Maputo RSAs. Based on these results, it can be concluded that peanuts are more energetic than corn and beans, in all samples, while HDPE is more energetic than other plastics studied. It was also concluded that RSU has a higher energy potential than RSA. These conclusions allow us to infer that MSW and RSA have a high calorific potential for use in electricity generation through WTE Technologies, specifically the incineration of their individual components or mixtures in pre-established proportions, which means that the origin and type of solid waste affect its energy potential.
Palavras-chave
Energy potential, solid waste, urban sanitation, renewable energy, Potencial energético, resíduos sólidos, saneamento urbano, energia renovável