Gaseificação de plasma aumenta esperanças de gerar energia a partir do lixo

David Robau percorre o país promovendo um sistema que parece bom demais para ser verdade: ele devora o lixo das cidades, recicla metais, decompõe contaminantes tóxicos e produz eletricidade e subprodutos utilizáveis – todos com reduções drásticas nas emissões.
Robau, cientista ambiental da Força Aérea, tem promovido um método que foi desenvolvido com a Força Aérea para descartar o lixo sem utilizar os subprodutos nocivos da incineração convencional e sem provocar o impacto ambiental trazido pelo transporte e enterramento dos resíduos. Trata-se de uma das várias técnicas inovadoras que os militares dos EUA têm pesquisado para oferecer alternativas para a queima a céu aberto que alguns veteranos das guerras do Iraque e do Afeganistão dizem ter feito com que eles adoecessem.
Algumas empresas de resíduos e cidades como Nova York já mostraram interesse em tecnologias semelhantes à que Robau tem promovido, conhecida como gaseificação de arco de plasma. Os defensores dizem que o processo decompõe ligações químicas e destrói resíduos hospitalares, PCBs (bifenilas policloradas), amianto e hidrocarbonetos, alguns dos quais podem ser perigosos se descartados em aterros ou colocados em incineradores tradicionais.
Ainda assim, alguns ambientalistas têm suas desconfianças. Eles afirmam que a capacidade de eliminar completamente os resíduos irá dissuadir a reciclagem e o desenvolvimento de produtos renováveis, e que a gaseificação ainda resultará em substâncias tóxicas, como as dioxinas.
Robau garante que o processo é ecologicamente coreto. ‘O método é diferente da incineração’, disse ele. ‘Ele é uma gaseificação, por isso é muito mais limpo, muito melhor para o meio ambiente.’
Robau, que também dirige uma organização sem fins lucrativos em Gulf Breeze, na Flórida, supervisionou o teste do sistema de gaseificação de plasma de arco em pequena escala, que decompõe moléculas complexas em elementos simples usando uma energia tão intensa quanto a da superfície do sol, produzindo combustível para gerar cerca de 350 quilowatts de eletricidade a partir de aproximadamente 10 toneladas de lixo por dia, o suficiente para que o sistema funcione.
O sistema tem funcionado com força total em um edifício de cerca de 600 metros quadrados na base da Força Aérea no Campo de Hurlburt, no noroeste da Flórida. Um triturador mecânico corta o lixo doméstico em pedaços de no máximo 5 centímetros. Uma sonda hermética leva o lixo até uma câmara de gaseificação pobre em oxigênio, onde as temperaturas chegam a mais de 9 mil graus.
Em um instante, a madeira se desintegra, o plástico se converte em gás. Pedaços de metal e vidro se transformam em uma poça de fusão.
A partir de dois eletrodos de grafite, forma-se um arco elétrico de comprimento de aproximadamente 30 centímetros em direção à escória, produzindo uma nuvem de partículas ionizadas conhecida como plasma, que aquece a câmara. A maioria dos metais pesados se acumula no fundo da poça, sob uma camada de sílica líquida e outros óxidos. Os metais são removidos, arrefecidos e usados para produzir aço ou outros produtos.
‘Cem por cento de todos os metais da base estão sendo efetivamente reciclados’, disse Robau.
Os óxidos líquidos são removidos e formam um sólido vítreo quando arrefecidos. A escória captura contaminantes como moléculas errantes de chumbo e outros metais pesados em uma matriz vítrea que ocupa 1 por cento do volume do resíduo original, disse Robau, um décimo do volume que resta após uma incineração tradicional.
O componente vitrificado atende aos padrões de descarte e pode inclusive ser adequado para uso como agregado para construção, de acordo com Robau e outros profissionais do setor.
Na câmara, gases orgânicos se decompõem na forma de hidrogênio e monóxido de carbono – os componentes de um combustível chamado gás de síntese, syngas – que saem do forno.
O gás passa por um maçarico de plasma que decompõe as moléculas complexas e a fuligem restantes.
A água injetada resfria o gás de síntese para menos de 200 graus. O aquecimento extremo do plasma, seguido por um arrefecimento rápido, inibe a formação de dioxinas e furanos (outro composto orgânico), de acordo com Robau e outros especialistas do setor.
A não criação de dioxinas seria uma vantagem sobre os incineradores tradicionais e outros tipos de gaseificadores, nos quais as temperaturas mais baixas e a incineração incompleta resultam em compostos tóxicos.
Nos Estados Unidos, as regras impostas às emissões provocaram um corte de 99 por cento nas emissões de dioxinas e furanos e uma redução de 96 por cento no mercúrio de incineradores tradicionais entre 1990 e 2005, segundo a Agência de Proteção Ambiental. No entanto, as empresas têm de se desfazer das cinzas tóxicas filtradas provenientes de usinas de incineração.
Depois de a água resfriar o gás no sistema de Hurlburt, processos de decapagem produzem bissulfato de sódio e ácido clorídrico, que podem ser vendidos, disse Robau.
O gás atravessa três tipos de filtros para capturar as impurezas remanescentes. O gás de síntese resultante é tão limpo – ou ainda mais limpo – quanto o gás natural, e o sistema produz menos da metade dos óxidos de nitrogênio e cinco por cento dos óxidos sulfúricos e do mercúrio gerados por um incinerador tradicional, afirmou Robau. A Força Aérea utiliza gás de síntese para produzir energia elétrica suficiente para alimentar o sistema.
As empresas utilizam a tecnologia de arco de plasma no refino de aço há mais de um século. Alguns gaseificadores de plasma de pequeno porte são especializados em processar materiais como amianto ou resíduos hospitalares.
No Japão, uma usina de plasma originalmente concebida para processar resíduos da trituração de automóveis suporta atualmente até 150 toneladas de resíduos sólidos urbanos diariamente na cidade de Utashinai. E a construção de uma usina de tamanho semelhante, projetada para processar resíduos industriais e lascas de madeira, foi negociada neste trimestre em Morcenx, no sul da França.
As empresas têm depositado grandes esperanças na gaseificação de resíduos urbanos por plasma, mas até pouco tempo atrás, faltavam investimentos. As usinas de plasma são caras, e os arcos e maçaricos, famintos por energia, podem consumir metade da eletricidade gerada. Por outro lado, os sistemas também podem tratar resíduos hospitalares e tipos perigosos de lixo, que podem corresponder em duas a quatro vezes aos gastos associados aos resíduos urbanos.
‘Ao longo dos anos, o problema tem sido tentar encontrar esse ponto econômico ideal’, disse Joe Vaillancourt, que avalia novas tecnologias para a Waste Management, uma empresa de 15,4 bilhões de dólares que tem sede no Texas.
Nos últimos cinco anos, com o aumento do interesse na independência energética e na sustentabilidade, os investidores e as empresas têm financiado testes de sistemas de pequeno porte, incluindo um sistema de 25 toneladas construído e gerenciado pela InEnTec em Arlington, no Oregon, disse Vaillancourt. A Waste Magament passou a deter uma participação no capital da InEnTec.
No mês passado, o Ministério da Agricultura dos Estados Unidos anunciou uma garantia de empréstimo condicional de 105 milhões de dólares para que a Fulcrum BioEnergy construa um sistema muito maior perto de Reno, Nevada. Ela vai usar três queimadores de plasma InEnTec para processar 400 toneladas de lixo por dia, uma quantidade inédita para uma usina de plasma de resíduos urbanos, disse Vaillancourt e outras autoridades do setor. A Fulcrum planeja produzir etanol a partir do gás de síntese e espera que a usina de Reno esteja funcionando em 2014.
Nova York também está à procura de uma tecnologia inovadora para dar conta de parte dos resíduos da cidade. Em março, o governo do prefeito Bloomberg solicitou propostas para a construção de uma usina que utilize técnicas mais recentes, como a gaseificação de plasma ou a digestão anaeróbica, para processar 900 toneladas de lixo por dia.
‘Os nova-iorquinos querem que o lixo da cidade seja tratado de uma forma ecologicamente correta’, disse Caswell F. Holloway, vice-prefeito para assuntos operacionais. ‘Qualquer coisa seria melhor do que deixá-lo no chão.’
A prefeitura está analisando as propostas.
Ainda assim, alguns grupos ambientais, como o Sierra Club e a Aliança Global para Alternativas à Incineração, associam essas técnicas aos incineradores tradicionais, alegando que elas ainda produzem dioxina. Eles também se opõem à concessão de créditos de energia renovável para essas usinas.
Allen Hershkowitz, cientista do Conselho de Defesa Nacional, disse acreditar que as operações de conversão de resíduos em energia são possíveis, mas apenas após uma maximização dos programas de reciclagem e compostagem.
Hershkowitz disse ainda que acredita que as comunidades podem alcançar índices de reciclagem de 60 a 70 por cento. Na sua opinião, é prematuro para uma cidade como Nova York, que tem um índice de reciclagem de cerca de 15 por cento, considerar a criação de uma nova usina de resíduos.
‘Eles estão longe até mesmo de circunstâncias em que poderiam considerar a conversão de resíduos em energia’, disse Hershkowitz.