The Use of Waste and Impacts Generated with Sustainability as a Form of Smart Energy
REGISTRO DOI:10.5281/zenodo.10120484
Carla Cristina de Lima Klein1
Clayton Hiroshi Tanaka2
Edson Siqueira da Costa3
Meloddy S. Tancredo Sanches Feres4
Orientador: Prof. Me. Wenderson Alexandre de Sousa Silva5
Resumo
Este estudo abrange a importância da energia inteligente no período contemporâneo, sobretudo em relação ao uso do lixo como fonte de energia com ênfase nos preceitos da sustentabilidade. Para tanto, objetivou-se analisar como a utilização de resíduos como fonte de energia inteligente pode contribuir para a mitigação dos impactos ambientais negativos da gestão de resíduos sólidos e para a transição para um sistema de energia mais limpo e eficiente. Justificou-se a escolha temática tendo em vista necessidade de abordar duas das questões mais urgentes da contemporaneidade: a gestão responsável dos resíduos gerados pela sociedade e a busca por alternativas de energia limpa para mitigar as mudanças climáticas e promover a sustentabilidade global. Metodologicamente, incorporou-se uma revisão bibliográfica documental e exploratória a partir de uma pesquisa de natureza qualitativa e observacional. Verificou-se, assim, a importância da reciclagem, reutilização e redução de resíduos, bem como os benefícios econômicos e ambientais dessa abordagem.
Palavras-chave: Lixo, Resíduos Sólidos, Impactos, Energia Inteligente, Sustentabilidade.
Abstract: This study covers the importance of smart energy in the contemporary period, especially in relation to the use of waste as a source of energy with an emphasis on the precepts of sustainability. To this end, the objective was to analyze how the use of waste as a source of intelligent energy can contribute to mitigating the negative environmental impacts of solid waste management and to the transition to a cleaner and more efficient energy system. The thematic choice was justified given the need to address two of the most urgent contemporary issues: the responsible management of waste generated by society and the search for clean energy alternatives to mitigate climate change and promote global sustainability. Methodologically, a documentary and exploratory bibliographic review was incorporated based on qualitative and observational research. Thus, the importance of recycling, reuse and waste reduction was verified, as well as the economic and environmental benefits of this approach.
Keywords: Trash, Solid Waste, Impacts, Smart Energy, Sustainability.
1. Introdução
O aumento da população mundial nas últimas décadas e a crescente urbanização têm gerado uma quantidade substancial de resíduos sólidos, tornando a gestão de resíduos um desafio socioambiental. Ao mesmo tempo, a necessidade de reduzir as emissões de gases de efeito estufa e avançar em direção a fontes de energia sustentável se tornou uma prioridade global. Neste panorama, a convergência da gestão de resíduos com a produção de energia sustentável oferece oportunidades e desafios notáveis.
Nesse ínterim, o uso do lixo como uma forma de energia inteligente surge como uma estratégia promissora para enfrentar os obstáculos da gestão de resíduos e da transição para uma matriz energética sustentável. A incineração de resíduos sólidos urbanos, por exemplo, pode converter o lixo em eletricidade e calor, reduzindo a quantidade de resíduos que acabam em aterros sanitários e contribuindo para a geração de energia limpa (BALESTIERI, 2018).
Todavia, essa abordagem não está isenta de impactos ambientais e questões relacionadas à saúde pública, como a emissão de poluentes atmosféricos. Logo, a sustentabilidade requer uma análise abrangente dos impactos ambientais, sociais e econômicos correlatos ao uso do lixo como fonte de energia, bem como a implementação de tecnologias e políticas assertivas para minimizar esses impactos e maximizar os benefícios da energia inteligente proveniente de resíduos (LOPES; TAQUES, 2016).
Para tanto, a questão-problema norteadora para este estudo advém da seguinte indagação: Como a conversão de resíduos sólidos em energia sustentável pode ser otimizada para reduzir os impactos ambientais negativos da gestão de resíduos e corroborar positivamente para a transição para fontes de energia mais limpas e eficientes?
Metodologicamente, aplicou-se uma revisão bibliográfica documental e exploratória em conjunto com uma pesquisa de natureza qualitativa e observacional, embasando-se nas seguintes palavras-chave: “lixo”, “resíduos sólidos”, “impactos”,“energia inteligente” e “sustentabilidade”.
1.1 Justificativa
A realização de pesquisa científica sobre a gestão sustentável de resíduos e a transição para fontes de energia limpa é justificada por sua relevância no contexto moderno. Embasa-se, portanto, na necessidade de abordar duas das questões mais urgentes da contemporaneidade: a gestão responsável dos resíduos gerados pela sociedade e a busca por alternativas de energia limpa para mitigar as mudanças climáticas e promover a sustentabilidade global.
Primeiramente, a gestão sustentável de resíduos é de grande notoriedade devido aos impactos ambientais adversos associados ao descarte inadequado destes materiais. A produção progressiva de resíduos sólidos, tanto nos países desenvolvidos quanto em desenvolvimento, tem levado a problemas em larga escala, como a contaminação do solo, da água e do ar. Isso, por sua vez, tem sérias implicações para a saúde humana e a biodiversidade. Desta forma, visa-se desenvolver estratégias apropriadas para reduzir, reutilizar e reciclar resíduos, minimizando assim estas reverberações negativas.
Além disso, a gestão sustentável de resíduos está intrinsecamente ligada à promoção da economia circular. A transição de um modelo linear de produção e consumo, no qual os produtos são descartados após o uso, para um modelo circular, onde os materiais são continuamente reutilizados e reciclados, tende a gerar benefícios econômicos, englobando a criação de empregos na indústria de reciclagem, a redução dos custos de produção devido à recuperação de materiais e a minimização da pressão sobre os recursos naturais escassos.
No que concerne a transição para fontes de energia limpa, esta pesquisa é essencial para enfrentar a crise climática global. A dependência contínua de combustíveis fósseis está exacerbando as mudanças climáticas, com consequências devastadoras, como eventos climáticos extremos, aumento do nível do mar e acidificação dos oceanos. Ao enraizar a presente pesquisa nesta área, busca-se identificar e desenvolver tecnologias sustentáveis, como energia solar, eólica, hidrelétrica e de biomassa, que podem substituir os combustíveis fósseis. Com isso, possibilita-se a redução das emissões de gases de efeito estufa ao passo que se eleva a segurança energética, reduzindo a dependência de recursos não renováveis.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo Geral
Analisar como a utilização de resíduos como fonte de energia inteligente pode contribuir para a mitigação dos impactos ambientais negativos da gestão de resíduos sólidos e para a transição para um sistema de energia mais limpo e eficiente.
1.2.2 Objetivo Geral
- Investigar as tecnologias e os métodos disponíveis para a conversão de resíduos sólidos em energia inteligente, sobretudo o biogás com ênfase na eficiência e na viabilidade econômica;
- Averiguar os impactos ambientais associados à gestão inadequada de resíduos sólidos;
- Descrever as políticas, regulamentações e estratégias de incentivo que promovem a integração da gestão de resíduos com a produção de energia sustentável.
2. Revisão Bibliográfica
2.1 Fontes de Energia Inteligente
A energia inteligente refere-se a um conceito que envolve a utilização eficiente e sustentável de fontes de energia, tecnologias avançadas de geração e distribuição de eletricidade, bem como a integração de sistemas energéticos inovadores (BACURAU, 2014).
No âmbito da busca por fontes de energia sustentável, a energia solar se destaca como uma área de extrema importância. A energia solar é obtida a partir da conversão da radiação solar em eletricidade por meio de tecnologias fotovoltaicas. Este método de geração de energia apresenta várias vantagens que justificam o interesse da sociedade nos últimos anos (SILVA; SILVA, 2019).
A pesquisa nesse campo busca aprimorar a eficiência e a durabilidade dessas tecnologias, tornando-as mais acessíveis e eficazes na conversão da luz solar em eletricidade. Isso envolve o desenvolvimento de materiais mais eficientes e a otimização dos processos de fabricação (LOPES; TAQUES, 2016).
Ao aproveitar a luz do sol, uma fonte de energia inesgotável, a energia solar contribui para a diminuição da dependência de combustíveis fósseis, que são os principais impulsionadores das mudanças climáticas devido às suas emissões de gases de efeito estufa. Portanto, a pesquisa nesse campo é fundamental para quantificar os benefícios ambientais da energia solar e promover sua adoção em larga escala (BALESTIERI, 2018).
A produção de eletricidade a partir da energia solar é intermitente, dependendo das condições climáticas e da disponibilidade de luz solar. Portanto, as pesquisas modernas neste segmento se concentram no desenvolvimento de soluções de armazenamento de energia, como baterias de alta capacidade, para garantir um suprimento constante de energia solar, mesmo durante a noite ou em dias nublados (LOPES; TAQUES, 2016).
Por outro lado, a energia eólica, embora seja uma fonte de energia limpa e renovável, apresenta variações significativas na eficiência da geração em diferentes regiões geográficas, devido às diferenças nas condições de vento. Além disso, a presença de turbinas eólicas no ambiente pode ter impactos visuais e sonoros notáveis. O impacto visual refere-se à alteração da paisagem devido à presença de turbinas eólicas, muitas vezes percebida como intrusiva ou disruptiva em áreas rurais e naturais. O impacto sonoro está relacionado ao ruído gerado pelas turbinas em operação, que pode afetar o bem-estar das comunidades próximas a parques eólicos (SILVA; SILVA, 2019).
Concomitantemente, a energia hidrelétrica é produzida pela conversão da energia cinética da água em eletricidade, e é uma fonte de energia renovável com ampla aplicação global. Um dos desafios da pesquisa prática nesse campo situa-se na análise aprofundada desses impactos. A construção de represas tende a alterar drasticamente ecossistemas fluviais, afetando a fauna e a flora aquáticas, além do impacto no microclima da região. Ademais, o deslocamento de comunidades locais devido à inundação de áreas ribeirinhas é uma questão social sensível (SANCHES; CARVALHO; GOMES, 2019).
Já a energia geotérmica representa um campo elementar no segmento da energia renovável, com ênfase nos processos geotérmicos subjacentes e nas tecnologias de conversão associadas. A energia geotérmica é obtida a partir do calor interno da Terra e tem demonstrado ser uma fonte de energia altamente eficiente e confiável. Os processos geotérmicos envolvem o calor natural gerado pelo decaimento radioativo de elementos no interior da Terra, que é conduzido para a superfície (BORNIATTI et al., 2020).
Porém, a disponibilidade global da energia geotérmica é um aspecto de grande importância. Embora a energia geotérmica seja amplamente acessível em regiões com atividade geotérmica, como zonas vulcânicas e áreas tectonicamente ativas, é necessário entender como expandir sua aplicação globalmente. Além disso, a sustentabilidade a longo prazo da energia geotérmica trata-se de uma questão crítica (COLÊNCIO; ROLAND, 2018).
A energia de biomassa, por sua parte, é obtida a partir de materiais orgânicos, como resíduos agrícolas, florestais e de origem animal, e tem a capacidade de fornecer uma fonte de energia renovável, ao mesmo tempo em que contribui para a gestão de resíduos e a mitigação das emissões de carbono (BACURAU, 2014).
As fontes de biomassa são diversas e incluem resíduos de culturas agrícolas, como cascas de arroz e palha de milho, bem como resíduos florestais, como serragem e galhos. Inclusive, a biomassa também pode ser derivada de culturas energéticas dedicadas, como miscanthus e cana-de-açúcar, que são cultivadas especificamente para a produção de energia (BORNIATTI et al., 2020).
Isto posto, os processos de conversão dispõem de um papel central na obtenção de energia a partir da biomassa, abrangendo a combustão, gaseificação e digestão anaeróbica. A combustão é o processo mais comum, envolvendo a queima de biomassa para gerar calor e, posteriormente, eletricidade ou calor útil. A gaseificação transforma a biomassa em um gás combustível, enquanto a digestão anaeróbica envolve a decomposição biológica da biomassa para produzir biogás (BALESTIERI, 2018).
Outrossim, a discussão sobre a pegada de carbono da energia de biomassa também é um fator basilar nesta conjuntura. Embora a biomassa seja considerada uma fonte de energia renovável, sua pegada de carbono pode variar dependendo das práticas de manejo, processos de conversão e uso final (SILVA, 2023).
O biogás é uma forma de energia renovável que se origina da decomposição de matéria orgânica em condições anaeróbicas, ou seja, na ausência de oxigênio. Este processo de decomposição é conhecido como digestão anaeróbica e ocorre naturalmente em ambientes como pântanos, pântanos de tratamento de esgoto e tratos gastrointestinais de animais. Entretanto, a produção controlada de biogás é uma prática que remonta a séculos, e sua origem pode ser traçada até as primeiras utilizações de sistemas de biodigestores (GERON, 2014).
A digestão anaeróbica condiciona-se a um processo biológico complexo envolvendo a ação de microrganismos anaeróbicos, como bactérias e arqueias, que decompõem a matéria orgânica complexa em compostos mais simples, como metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Para que este processo ocorra de maneira eficaz, são necessárias condições específicas de temperatura, pH e tempo de retenção (ALCÂNTARA, 2014).
Os biodigestores são sistemas projetados para controlar e otimizar a digestão anaeróbica, compostos por um tanque hermético onde os resíduos orgânicos são depositados. Dentro deste ambiente fechado, a matéria orgânica é decomposta pelos microrganismos, resultando na produção de biogás. A quantidade e a qualidade do biogás produzido dependem da composição dos resíduos orgânicos alimentados no biodigestor (GERON, 2014).
Uma das características relevantes do biogás trata-se da sua versatilidade em termos de fontes de matéria orgânica que podem ser utilizadas na produção. Os principais materiais orgânicos que alimentam o processo de digestão anaeróbica incluem esterco de animais, resíduos de alimentos, lodo de esgoto, restos de culturas agrícolas, resíduos de processamento de alimentos e até mesmo resíduos de plantas aquáticas (GERON, 2014).
Cada uma dessas fontes de matéria orgânica possui sua própria composição química e características específicas que influenciam a produção de biogás. Em exemplificação, o esterco de animais é rico em matéria orgânica e é frequentemente utilizado na produção de biogás, enquanto os resíduos de alimentos possuem uma composição diversificada e podem exigir ajustes no processo de biodigestão para otimizar a produção de biogás (SILVA, 2023).
A história da utilização de biogás remonta a séculos, com registros de práticas rudimentares de geração de biogás encontrados em várias partes do mundo. Contudo, a compreensão científica do processo de digestão anaeróbica, que é a base para a produção de biogás, só começou a ser desenvolvida nos últimos dois séculos (GERON, 2014).
Os primeiros relatos da produção de biogás datam da China Antiga, onde a fermentação anaeróbica de resíduos orgânicos era utilizada para a produção de gás para iluminação. Na Índia, práticas semelhantes eram empregadas para a obtenção de gás combustível a partir de resíduos de alimentos e esterco. Essas práticas ancestrais tinham um caráter principalmente local e empírico (ALCÂNTARA, 2014).
A verdadeira compreensão científica da digestão anaeróbica e a aplicação sistemática na produção de biogás começaram no século XIX. Em 1808, o químico britânico Humphry Davy descobriu que o metano, componente principal do biogás, podia ser separado do gás de pântano. Ademais, foi somente em meados do século XIX que as pesquisas mais profundas de cientistas como o alemão Theodor Schwann e o francês Louis Pasteur estabeleceram a natureza microbiana da digestão anaeróbica (SILVA, 2023).
Durante o século XX, ocorreram avanços na tecnologia de produção de biogás, que contribuíram para sua crescente importância como fonte de energia renovável e na gestão de resíduos. Um dos avanços notáveis foi o desenvolvimento de biodigestores modernos. Esses biodigestores foram projetados com melhor controle do processo e maior eficiência na produção de biogás (MANÉ; FREGADOLLI; VARESCHINI, 2021).
Em exemplificação, a introdução de biodigestores anaeróbicos de fluxo contínuo, que permitem um controle mais preciso das condições de digestão microbiana, resultou em uma produção mais estável e previsível de biogás. Além disso, a pesquisa no campo da microbiologia anaeróbica levou a uma compreensão mais profunda do processo de digestão e permitiu otimizações que aumentaram a produção de biogás (VIEIRA; FRANCISCO; BITTENCOURT, 2016).
Os desenvolvimentos mais recentes na utilização de biogás envolvem a integração de tecnologias avançadas, como sistemas de monitoramento e controle automatizado, para otimizar a produção e a utilização do biogás. O Brasil apresentouse de maneira ampla na adoção e desenvolvimento de projetos de biogás, promovendo a utilização dessa fonte de energia renovável em uma variedade de setores, sobretudo nos últimos anos (SILVA, 2023).
A conscientização sobre a importância da sustentabilidade energética e a necessidade de buscar alternativas limpas para a matriz energética do país têm impulsionado o crescimento das iniciativas relacionadas ao biogás (LOPES; TAQUES, 2016).
A utilização do biogás no Brasil demonstra tanto a diversidade de aplicações quanto a capacidade do país de aproveitar os recursos orgânicos disponíveis para a produção de energia sustentável. Esses projetos contribuem para a diversificação da matriz energética brasileira à medida que favorecem a redução das emissões de gases de efeito estufa e para a gestão adequada de resíduos orgânicos. Por outro lado, desafios regulatórios e financeiros ainda precisam ser superados para permitir um crescimento ainda mais expressivo do setor de biogás no país (VIEIRA; FRANCISCO; BITTENCOURT, 2016).
Similarmente, alguns países se destacam por suas práticas inovadoras e pela criação de um ambiente propício para o desenvolvimento sustentável do setor de biogás. A Alemanha é considerada líder mundial na produção e uso de biogás. O país incentivou ativamente a implementação de biodigestores em fazendas e instalações industriais. Isso resultou em uma rede extensa de produção de biogás, que é utilizado tanto para geração de eletricidade quanto para produção de calor e biometano. O sucesso alemão está associado a políticas de incentivo, como tarifas de alimentação, que garantem preços fixos para a eletricidade gerada a partir de biogás (DUEÑAS; SAQUICELA, 2022).
A Suécia, por sua parte, tem promovido a produção de biogás a partir de resíduos orgânicos, com foco em resíduos de alimentos e esterco de animais. O país utiliza o biogás como combustível para veículos e o injeta na rede de gás natural.
Nos Estados Unidos, a produção de biogás tem crescido rapidamente, com fazendas, aterros sanitários e instalações de tratamento de águas residuais adotando a tecnologia. O biogás é utilizado tanto para geração de eletricidade quanto como combustível veicular (SILVA, 2023).
Ainda mais, a concepção e implementação de sistemas de energia inteligente representam um desenvolvimento no campo da energia, promovendo a otimização dos recursos energéticos e a eficiência do uso da eletricidade. Este conceito tem sua origem no reconhecimento das limitações do sistema de energia convencional e na busca por abordagens mais eficientes e sustentáveis (BACURAU, 2014).
A energia inteligente, frequentemente referida como smart grid, tem sua origem nas crescentes preocupações relacionadas à sustentabilidade, segurança energética e eficiência operacional dos sistemas de energia elétrica. Ela evoluiu como uma resposta à necessidade de modernizar e melhorar a infraestrutura de distribuição de eletricidade. O termo smart grid começou a ganhar destaque nos anos 2000, à medida que tecnologias avançadas, como sensores, sistemas de comunicação e análise de dados, passaram a ser integradas aos sistemas elétricos tradicionais (BORNIATTI et al., 2020).
A evolução do conceito de energia inteligente está intrinsecamente ligada aos avanços tecnológicos que possibilitam a coleta, análise e resposta em tempo real aos dados de consumo e geração de eletricidade. A partir disso, as redes de distribuição de energia tornaram-se capazes de se autoajustar e otimizar, minimizando perdas e interrupções no fornecimento de energia (BACURAU, 2014).
A adoção de práticas de energia inteligente tem sido observada em diversos países ao redor do mundo. Os Estados Unidos, por exemplo, implementaram extensamente redes de distribuição inteligentes, com destaque para a integração de medidores inteligentes (smart meters) e a automação de sistemas de distribuição (PEREIRA, 2015).
No Brasil, embora o desenvolvimento da energia inteligente tenha ocorrido em ritmo mais lento em comparação com alguns países desenvolvidos, progressos significativos têm sido feitos. Inicialmente, a ênfase recaiu sobre a instalação de medidores inteligentes em áreas urbanas, permitindo a leitura remota dos consumos de energia e facilitando a implementação de tarifação dinâmica. Além disso, o país tem experimentado avanços na integração de fontes de energia renovável e na gestão de sistemas de distribuição em áreas rurais e remotas (DUEÑAS; SAQUICELA, 2022).
Ainda no contexto brasileiro, as práticas de energia inteligente têm encontrado aplicação em setores como a geração distribuída, onde a adoção de sistemas de energia solar e eólica é acompanhada de tecnologias de monitoramento e controle remoto. Além disso, o desenvolvimento de cidades inteligentes (smart cities) em escala nacional tem contemplado soluções de eficiência energética e gestão inteligente de recursos (PEREIRA, 2015).
Isto posto, embora sua adoção tenha variado entre países, o Brasil tem mostrado progressos notáveis na implementação de práticas de energia inteligente, alinhadas com os avanços tecnológicos globais e a busca por uma matriz energética mais limpa e eficiente (BORNIATTI et al., 2020).
2.2 Resíduos Sólidos e seu Impacto Ambiental
Os resíduos sólidos representam uma questão ambiental de relevância crescente no contexto hodierno, com impactos sobre o meio ambiente e a saúde pública. Nesse sentido, deve-se compreender a natureza e os tipos de resíduos sólidos para avaliar adequadamente seu impacto ambiental. Os principais tipos de resíduos sólidos incluem resíduos orgânicos, resíduos recicláveis e resíduos perigosos e eletrônicos (TAVARES, 2016).
Os resíduos orgânicos constituem uma fração considerável dos resíduos sólidos urbanos e compreendem materiais de origem biológica, como restos de alimentos, resíduos de jardim e outros produtos biodegradáveis. Quando descartados inadequadamente, esses resíduos favorecem a geração de gases de efeito estufa, como metano, durante o processo de decomposição. Além disso, a decomposição dos resíduos orgânicos em aterros sanitários pode causar a contaminação do solo e da água subterrânea (MANÉ; FREGADOLLI; VARESCHINI, 2021).
Os resíduos recicláveis, como plásticos, papel e vidro, representam uma categoria específica de resíduos sólidos. A reciclagem desses denota-se como atuante na redução do consumo de recursos naturais, na economia de energia e na diminuição da poluição associada à produção de novos produtos. Porém, a ineficiência dos sistemas de coleta seletiva e de reciclagem, bem como o descarte incorreto e a falta de costume da população em separar os recicláveis limitam a capacidade de reduzir o impacto ambiental desses resíduos (SANCHES; CARVALHO; GOMES, 2019).
Os resíduos perigosos e eletrônicos demandam uma atenção especial devido ao seu potencial para causar danos graves ao meio ambiente e à saúde humana. Os resíduos perigosos incluem substâncias tóxicas, produtos químicos perigosos e materiais radioativos (LOPES; TAQUES, 2016). Se não gerenciados adequadamente, esses resíduos podem contaminar o solo, a água e o ar, resultando em impactos adversos, como doenças, morte de organismos aquáticos e danos a ecossistemas sensíveis.
Os resíduos eletrônicos, por sua parte, contêm componentes capazes liberar substâncias tóxicas quando descartados ou desmontados de forma inadequada, representando uma ameaça adicional ao meio ambiente (BORNIATTI et al., 2020).
Isto posto, os processos de geração de resíduos são correlatos à dinâmica econômica e social de uma sociedade e desempenham um papel fundamental na gestão ambiental. Três processos notáveis de geração de resíduos que merecem atenção particular englobam a produção industrial, o consumo doméstico e as atividades relacionadas à agricultura e ao setor de serviços (MANÉ; FREGADOLLI; VARESCHINI, 2021).
A produção industrial é uma das principais fontes de geração de resíduos sólidos no mundo contemporâneo, uma vez que a complexidade e a diversidade dos processos industriais envolvem a utilização de matérias-primas, substâncias químicas e equipamentos, muitos dos quais geram subprodutos e resíduos (LOPES; TAQUES, 2016).
Esses resíduos podem variar em termos de toxicidade e características físicas, o que requer uma abordagem cuidadosa no seu tratamento e disposição. A geração de resíduos industriais está diretamente ligada aos processos de produção, bem como à eficiência na utilização de recursos e na minimização de desperdício. A implementação de práticas de produção mais limpas e a adoção de tecnologias de reciclagem são impactantes na redução do impacto ambiental desse tipo de resíduo (SANCHES; CARVALHO; GOMES, 2019).
Nas residências, uma ampla variedade de produtos é consumida e, ao final de seu ciclo de vida útil, esses produtos se tornam resíduos sólidos, bem como embalagens, resíduos de alimentos, produtos descartáveis, móveis e eletrônicos, entre outros (LOPES; TAQUES, 2016).
O progresso do consumo em sociedades modernas tem levado a um aumento na quantidade de resíduos gerados, o que representa desafios significativos em termos de gerenciamento de resíduos e impacto ambiental. A educação ambiental, práticas de redução de resíduos e a promoção de opções de consumo sustentável são abordagens que podem ajudar a minimizar o impacto ambiental do consumo doméstico (TAVARES, 2016).
Por consequência, a agricultura e o setor de serviços também abrangem a geração de resíduos. Na agricultura, os resíduos orgânicos, produtos químicos agrícolas e embalagens são exemplos de resíduos associados a práticas agrícolas. Já no setor de serviços, os resíduos podem surgir de atividades como restaurantes, hotéis, hospitais e instituições de ensino, denotando uma ampla gama de materiais, incluindo resíduos de alimentos, produtos químicos, papel e eletrônicos obsoletos (BORNIATTI et al., 2020).
O gerenciamento adequado desses resíduos é necessário para evitar a contaminação ambiental e proteger a saúde pública. Práticas sustentáveis na agricultura, como a compostagem de resíduos orgânicos, e estratégias de redução de resíduos nos setores de serviços são essenciais para mitigar o impacto ambiental dessas fontes de geração de resíduos (TAVARES, 2016).
Os impactos ambientais derivados das atividades humanas constituem uma questão ampla na agenda global da sustentabilidade. Dentre esses impactos, as emissões de gases de efeito estufa, a poluição do solo e da água, e os efeitos sobre a biodiversidade ganham destaque por suas reverberações para o equilíbrio e a saúde dos ecossistemas terrestres (BORNIATTI et al., 2020).
As atividades industriais, as queimadas florestais, a queima de combustíveis fósseis e as práticas agrícolas são fontes de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O). Esses gases são liberados na atmosfera e atuam como cobertores térmicos, retendo o calor solar e levando a aumentos na temperatura da Terra, culminando em eventos climáticos extremos, elevação do nível do mar, perda de calotas de gelo e impactos tanto em ecossistemas terrestres quanto marinhos (TAVARES, 2016).
Da mesma maneira, o descarte inadequado de resíduos, produtos químicos tóxicos e efluentes industriais tende a contaminar tanto o solo quanto os corpos d’água, afetando a qualidade do ambiente terrestre e aquático. A poluição do solo compromete a fertilidade e prejudica a produtividade agrícola, ameaçando a saúde humana de modo indireto quando produtos químicos tóxicos se acumulam nos alimentos. A poluição da água, no que lhe concerne, afeta a vida aquática, ameaçando a sobrevivência de espécies e, em última instância, prejudicando a segurança alimentar e a qualidade da água potável para a população (SANTOS et al., 2016).
Paulatinamente, a degradação do habitat, a fragmentação de ecossistemas e a introdução de espécies invasoras são fatores-chave na perda de biodiversidade, gerando extinções de espécies, redução na variabilidade genética e desequilíbrios ecológicos. Por outro prisma, a biodiversidade auxilia na prestação de serviços ecossistêmicos, como polinização, regulação do clima e provisão de alimentos, tornando sua preservação essencial para a resiliência dos ecossistemas e a sustentabilidade de longo prazo (SANTOS et al., 2016).
Já as normas e regulamentações são necessárias para otimizar a gestão de resíduos, uma vez que estabelecem diretrizes, regras e padrões que orientam o tratamento adequado e a disposição responsável de resíduos sólidos. Estas normas variam entre regulamentos internacionais e nacionais, ambos desempenhando papéis importantes na promoção de práticas sustentáveis de gerenciamento de resíduos (TAVARES, 2016).
A nível nacional, os governos implementam uma série de regulamentos e políticas de gestão de resíduos para atender às necessidades e condições específicas de seus territórios, bem como a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) que estabelece princípios e diretrizes para a gestão de resíduos sólidos, promovendo a minimização, reciclagem e tratamento adequado dos resíduos. Nos Estados Unidos, a Lei de Recuperação e Reinvestimento Americano (American Recovery and Reinvestment Act) inclui disposições para incentivar a reciclagem e a gestão eficiente de resíduos eletrônicos (BORNIATTI et al., 2020).
2.3 Conversão de Resíduos em Energia Sustentável
A incineração de resíduos é uma tecnologia adotada para a conversão de resíduos em energia sustentável, partindo da queima controlada de resíduos sólidos em instalações projetadas especificamente para esse fim. A incineração é uma alternativa à deposição em aterros sanitários e oferece vantagens, tais como a redução do volume de resíduos, a minimização da poluição do solo e a geração de eletricidade a partir da recuperação de calor (SANCHES; CARVALHO; GOMES, 2019).
Após a segregação de materiais recicláveis e a remoção de substâncias perigosas, os resíduos são alimentados em um incinerador, onde são queimados a altas temperaturas. Esse processo gera calor que pode ser utilizado para fornecer vapor em uma caldeira. O vapor, por sua vez, aciona uma turbina, gerando eletricidade. Inclusive, a incineração ajuda a reduzir o volume de resíduos em até 90%, o que contribui para a minimização do espaço necessário para disposição de resíduos em aterros sanitários (TAVARES, 2016).
De forma complementar, a captura de poluentes gerados durante o processo de queima se mostra como essencial para garantir que a incineração seja uma fonte de energia sustentável. Os filtros de partículas, precipitadores eletrostáticos e sistemas de controle de emissões de gases são usados para capturar poluentes, como material particulado, óxidos de enxofre, óxidos de nitrogênio e dioxinas (ALCÂNTARA, 2014).
A conformidade estrita com regulamentações ambientais é exigida para garantir que as emissões sejam mantidas dentro de limites aceitáveis e não representem riscos à saúde humana ou ao meio ambiente (BORNIATTI et al., 2020).
O potencial de geração de eletricidade por meio da incineração de resíduos é considerável, uma vez que a quantidade de eletricidade produzida depende da capacidade da instalação e da quantidade e composição dos resíduos incinerados. Em diversos casos, as usinas de incineração são capazes de gerar eletricidade suficiente para atender às necessidades de uma comunidade local, agregando positivamente para com a diversificação da matriz energética e reduzindo a dependência de fontes de energia tradicionais e não renováveis (MANÉ; FREGADOLLI; VARESCHINI, 2021).
Em relação à produção de biogás valida-se benefícios para a gestão de resíduos orgânicos, ao mesmo tempo que contribui para a geração de energia renovável. Esse processo enraíza-se na utilização da digestão anaeróbica, um mecanismo microbiano que ocorre na ausência de oxigênio, para decompor resíduos orgânicos e transformá-los em biogás (ALCÂNTARA, 2014).
A digestão anaeróbica trata-se de um processo biológico que envolve microrganismos, como bactérias e arqueas, que degradam matéria orgânica em um ambiente sem oxigênio. Isso resulta na produção de biogás, uma mistura de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), abrindo a possibilidade para uso como fonte de energia renovável na indústria (SANCHES; CARVALHO; GOMES, 2019).
Ademais, o biogás pode ser queimado em motores a gás para acionar geradores elétricos, produzindo energia elétrica incorporada à rede ou utilizada localmente. Ou seja, o biogás pode ser purificado e utilizado como combustível veicular, reduzindo as emissões de gases de efeito estufa em comparação com os combustíveis fósseis. Também pode ser utilizado para aquecimento, seja para fornecer calor em residências ou para processos industriais que exigem aquecimento a gás (TAVARES, 2016).
Com isso, há várias vantagens associadas à produção de biogás em comparação com a emissão descontrolada de metano. O metano é um potente gás de efeito estufa, e sua liberação descontrolada na atmosfera contribui significativamente para o aquecimento global. A produção de biogás a partir da digestão anaeróbica de resíduos orgânicos captura o metano que de outra forma seria liberado, evitando sua emissão direta para a atmosfera. Semelhantemente, a produção de biogás oferta uma solução para o tratamento de resíduos orgânicos, reduzindo a contaminação do solo e da água causada pelo descarte inadequado desses materiais. Por essa razão, o desenvolvimento de sistemas de produção de biogás demonstra um papel importante na promoção da sustentabilidade e na gestão responsável dos resíduos orgânicos (BORNIATTI et al., 2020).
A gaseificação de resíduos, por sua parte, é uma tecnologia inovadora que visa a conversão de resíduos sólidos em gases de síntese, como o gás de síntese e o gás de gaseificação (SILVA, 2023).
Esse processo consiste na exposição controlada de resíduos sólidos a temperaturas elevadas, geralmente na faixa de 700°C a 1.500°C, na ausência de oxigênio ou em ambientes de baixo oxigênio. A gaseificação resulta na decomposição térmica dos resíduos, transformando-os em uma mistura gasosa composta principalmente de monóxido de carbono (CO), hidrogênio (H2) e outros componentes, como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e vapor d’água (BORNIATTI et al., 2020).
Os gases de síntese produzidos por meio da gaseificação de resíduos possuem uma variedade de aplicações potenciais, bem como a geração de eletricidade. O syngas, quando queimado em uma turbina a gás ou uma caldeira, pode produzir energia elétrica de maneira eficiente. Os gases de síntese podem ser utilizados como fonte de calor em processos industriais, substituindo combustíveis fósseis e reduzindo as emissões de gases de efeito estufa associadas a essas atividades. Outras aplicações incluem a produção de biocombustíveis, como o metanol ou o hidrogênio, que podem ser usados em veículos ou na indústria química (LOPES; TAQUES, 2016).
O potencial desta inovação oferece várias vantagens, tais como a redução do volume de resíduos sólidos, a minimização da contaminação ambiental, a produção de energia renovável e a redução das emissões de gases de efeito estufa. Inclusive, a gaseificação se trata de uma alternativa promissora para o tratamento de resíduos que não podem ser facilmente reciclados ou compostados (DUEÑAS; SAQUICELA, 2022).
Todavia, é plausível reforçar que a eficácia da gaseificação de resíduos depende de diversos fatores, tais como a composição dos resíduos, o projeto e a operação adequados do sistema, e a gestão adequada das emissões e subprodutos resultantes do processo. Já os custos de implantação e operação de instalações de gaseificação requerem investimentos elevados para a implementação bem-sucedida dessa tecnologia. Nessa conjuntura, a gaseificação de resíduos representa uma área de pesquisa e desenvolvimento contínuos com implicações vantajosas para a sustentabilidade e a gestão de resíduos.
Perante os avanços tecnológicos recentes, já é possível identificar as transformações positivas em diversos aspectos da sociedade, da economia e do meio ambiente. Com isso, tanto a inteligência artificial (IA) quanto a aprendizagem de máquina, estão sendo aplicadas em uma variedade de campos, incluindo a gestão de resíduos, onde podem ser usadas para otimizar a coleta e triagem de resíduos, bem como prever demandas de energia e recursos com maior precisão. Primordialmente, a IA tem uma aplicabilidade superior na automação de processos industriais e na análise de grandes conjuntos de dados para identificar tendências e oportunidades para a sustentabilidade (SANTOS et al., 2016).
Outra área de destaque é a energia renovável, com tecnologias como as células solares orgânicas, que têm o potencial de tornar a energia solar mais acessível e eficiente. Para além disso, a energia de fusão nuclear, embora ainda em fase de pesquisa e desenvolvimento, promete uma fonte de energia praticamente inesgotável e ambientalmente benigna. Essas tecnologias podem favorecer ainda mais a transição para uma matriz energética mais limpa e na redução das emissões de gases de efeito estufa (SANTOS et al., 2016).
A engenharia genética e a biotecnologia formam mais um eixo imprescindível, com tecnologias emergentes, tendo em vista que capacidade de modificar geneticamente culturas para torná-las mais resistentes a pragas ou adaptadas a condições climáticas variáveis é valioso para aprimorar a segurança alimentar e reduzir a dependência de práticas agrícolas intensivas em recursos naturais (MANÉ; FREGADOLLI; VARESCHINI, 2021).
De maneira similar, a tecnologia blockchain tem o potencial de revolucionar a gestão de recursos naturais e o monitoramento da cadeia de suprimentos. Por meio de registros imutáveis e transparentes, essa tecnologia pode ser usada para rastrear a proveniência de produtos, garantindo práticas sustentáveis e éticas (BORNIATTI et al., 2020).
Outra modalidade ampla na última década trata-se da utilização do plástico retirado dos mares para a geração de energia, também identificada como reciclagem energética, sendo uma solução promissora para enfrentar os obstáculos associados à poluição por plásticos nos oceanos e às demandas crescentes por fontes de energia limpa. Este método aborda tanto a preocupante acumulação de plástico nos ecossistemas marinhos quanto a crescente necessidade de reduzir as emissões de carbono provenientes de fontes tradicionais de energia (SILVA, 2023).
O processo de reciclagem energética do plástico retirado dos mares envolve a conversão térmica do plástico em energia por meio de incineração ou pirólise. Na incineração, os resíduos de plástico são queimados em altas temperaturas, gerando calor que pode ser transformado em eletricidade ou vapor para aplicações industriais (ALCÂNTARA, 2014).
Por outro lado, a pirólise é uma técnica de decomposição térmica que converte os resíduos plásticos em óleo, gás e carvão, que podem ser utilizados como combustíveis ou matérias-primas para a produção de energia (SANTOS et al., 2016).
Ao primeiro momento, a reciclagem energética de plástico retirado dos mares contribui para a redução da poluição oceânica, auxiliando na limpeza dos ecossistemas marinhos. Além disso, oferece uma fonte de energia renovável que pode ajudar a diversificar a matriz energética, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e contribuindo para a mitigação das mudanças climáticas, além de se apresentar como uma maneira de abordar os desafios de gerenciamento de resíduos sólidos, uma vez que os plásticos retirados dos mares frequentemente não são recicláveis devido à contaminação e à degradação (DUEÑAS; SAQUICELA, 2022).
Porém, a queima de plástico pode gerar emissões de poluentes atmosféricos, como dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio, que demandam por sistemas de controle para minimizar impactos ambientais negativos. Neste panorama, a seleção adequada de resíduos plásticos é fundamental, pois a presença de plásticos contaminados por substâncias tóxicas pode representar riscos. Logo, o monitoramento rigoroso das emissões e o cumprimento de regulamentações ambientais são essenciais para mitigar esses riscos (MANÉ; FREGADOLLI; VARESCHINI, 2021).
A incineração de lixo como fonte de energia é um processo que envolve a queima controlada de resíduos sólidos a altas temperaturas, geralmente variando de 800°C a 1.200°C, em instalações de incineração projetadas especificamente para esse fim (SILVA, 2023).
Esse processo é conduzido na ausência de oxigênio ou em ambientes com baixo teor de oxigênio, criando condições anaeróbicas que favorecem a decomposição térmica dos resíduos. Durante a incineração, os resíduos são submetidos a altas temperaturas, causando a degradação química da matéria orgânica e a conversão dos resíduos em cinzas, gases e calor (BORNIATTI et al., 2020).
A geração de energia a partir da incineração ocorre como resultado direto do calor liberado durante o processo de queima. Esse calor é recuperado e convertido em eletricidade ou calor útil. Primeiramente, o calor gerado pela incineração é usado para aquecer a água, que produz vapor. O vapor gerado é direcionado para uma turbina conectada a um gerador elétrico, onde a expansão do vapor gera eletricidade. O calor também pode ser utilizado para sistemas de aquecimento urbano ou industrial, proporcionando uma fonte eficiente de energia térmica (DUEÑAS; SAQUICELA, 2022).
No contexto internacional, a incineração de lixo tem sido aplicada em diversas usinas ao redor do mundo, embora com diferentes graus de adoção. No Brasil, por exemplo, a Usina de Tratamento de Resíduos de Seropédica (UTR Seropédica) é um exemplo de instalação de incineração que transforma resíduos sólidos urbanos em eletricidade. Internacionalmente, países como Suécia, Dinamarca e Japão possuem usinas de incineração de lixo em operação como parte de sua abordagem para gerenciar resíduos sólidos e gerar energia limpa (SANTOS et al., 2016).
2.4 Desafios e Tendências na Utilização de Resíduos como Fonte de Energia Inteligente
Os desafios técnicos e tecnológicos associados à conversão de resíduos em energia são os pilares do desenvolvimento de soluções sustentáveis de gestão de resíduos e para a produção de energia limpa. Essas barreiras estão relacionadas a diversos aspectos da tecnologia de conversão e da sua aplicabilidade em larga escala (MANÉ; FREGADOLLI; VARESCHINI, 2021).
Dentre os principais desafios, situam-se as barreiras que afetam a assertividade na conversão de resíduos em energia, tendo como base a heterogeneidade dos resíduos, que podem conter uma variedade de materiais, como plásticos, orgânicos, papel e metal, tornando o processo de conversão complexo. Com isso, a presença de impurezas nos resíduos tende a afetar a eficiência e a durabilidade dos equipamentos de conversão, aumentando a necessidade de manutenção e limpeza frequentes (BUGELLI; SCUR, 2022).
O custo operacional de muitas dessas instalações pode ser elevado, especialmente em relação aos requisitos de manutenção e controle de emissões. A escala das operações também é um fator repleto de criticidades, uma vez que a viabilidade econômica das tecnologias de conversão depende da disponibilidade de resíduos em quantidade suficiente para manter a operação eficaz (SANCHES; CARVALHO; GOMES, 2019).
No entanto, novos materiais e tecnologias estão sendo desenvolvidos para tornar a conversão de resíduos menos dispendiosa, tratando-se dos avanços na otimização de processos de conversão, bem como o desenvolvimento de sistemas de monitoramento e controle avançados para melhorar a operação. Ademais, pesquisas recentes estão se concentrando em estratégias para reduzir o custo geral e aumentar a escalabilidade das tecnologias, incluindo a integração com outras formas de produção de energia, como a combinação de instalações de conversão de resíduos com parques de energia renovável (ALCÂNTARA, 2014).
As tendências futuras na gestão de resíduos e na produção de energia a partir de resíduos apontam para uma série de desenvolvimentos inovadores que estão moldando o setor e sua contribuição para a sustentabilidade ambiental e energética.
Essas tendências estão ligadas a novas tecnologias e modelos de negócios que buscam maximizar o valor dos resíduos e minimizar os impactos ambientais (SILVA, 2023).
Uma das tendências mais marcantes agrupa a adoção de novas tecnologias de conversão de resíduos em energia, com um foco crescente na eficiência, na redução de emissões de poluentes e na valorização de subprodutos. As tecnologias avançadas, como a gaseificação, a pirólise e a digestão anaeróbica, estão sendo aprimoradas para tornar a conversão de resíduos mais eficiente e versátil. Além disso, a integração de energias renováveis, como a energia solar e eólica, com instalações de tratamento de resíduos, permite uma matriz energética mais limpa e sustentável (SILVA, 2023).
A economia circular está ganhando destaque, com ênfase na minimização de resíduos, na reciclagem e na reutilização de produtos e materiais. Modelos de negócios baseados na responsabilidade do produtor, como a economia de produtos, estão emergindo, incentivando os fabricantes a projetar produtos de forma mais sustentável e a assumir a responsabilidade pelo ciclo de vida de seus produtos (SANCHES; CARVALHO; GOMES, 2019).
Cada vez mais, a colaboração entre disciplinas como engenharia, ciências ambientais, economia, ciência de materiais e ciências sociais é necessária para abordar os complexos desafios relacionados à gestão de resíduos e à produção de energia a partir de resíduos. A pesquisa interdisciplinar pode fornecer insights cruciais para o desenvolvimento de tecnologias avançadas, a análise de impacto ambiental e a criação de políticas eficazes (BUGELLI; SCUR, 2022).
No que diz respeito às perspectivas para o futuro da energia a partir de resíduos, é possível vislumbrar um cenário em que essa fonte de energia desempenhará um papel crescentemente importante na matriz energética global. À medida que as tecnologias de conversão de resíduos se tornam mais eficientes e os modelos de negócios se alinham com os princípios da economia circular, a produção de energia a partir de resíduos pode contribuir significativamente para a mitigação das mudanças climáticas e a redução da dependência de combustíveis fósseis (DUEÑAS; SAQUICELA, 2022).
3. Metodologia
No eixo metodológico, este estudo abrange uma revisão bibliográfica documental e exploratória sob as vias de uma pesquisa de natureza qualitativa e observacional. As pesquisas desta natureza são evidenciadas pelo:
[…] exame de materiais que ainda não receberam um tratamento analítico ou que podem ser reexaminados com vistas a uma interpretação nova ou complementar. Pode oferecer base útil para outros tipos de estudos qualitativos e possibilita que a criatividade do pesquisador dirija a investigação por enfoques diferenciados. Esse tipo de pesquisa permite o estudo de pessoas a que não temos acesso físico (distantes ou mortas). Além disso, os documentos são uma fonte não-reativa e especialmente propícia para o estudo de longos períodos de tempo (NEVES, 1996, p. 4).
Em conformidade com Godoy (1995, p. 21), as pesquisas de ordem qualitativa não se apresentam como uma “proposta rigidamente estruturada, ela permite que a imaginação e a criatividade levem os investigadores a propor trabalhos que explorem novos enfoques”.
Quanto ao método observacional, complementa-se o desenvolvimento de uma pesquisa ampla direcionada aos intuitos do pesquisador, haja vista que:
[…] o método observacional é o início de toda pesquisa científica, pois serve de base para qualquer área das ciências. O método observacional fundamenta-se em procedimentos de natureza sensorial, como produto do processo em que se empenha o pesquisador no mundo dos fenômenos empíricos. É a busca deliberada, levada a efeito com cautela e predeterminação, em contraste com as percepções do senso comum. O objetivo da observação naturalmente pressupõe poder captar com precisão os aspectos essenciais e acidentais de um fenômeno do contexto empírico. Dentro das ciências sociais, a literatura costuma chamar esses aspectos de fatos; o produto de um ato observado e registrado denomina-se dado […] (FACHIN, 2005, p. 38).
De modo complementar, efetuou-se uma busca em bases de dados como Scielo e Google Scholar, embasando-se em referências brasileiras e estrangeiras dos últimos 10 anos (2013-2023). Excluiu-se informações advindas de obras incompletas ou fragmentos de textos e artigos acadêmicos que não se adequaram ao delineamento temporal ou às definições prévias de linguagem (português, espanhol e inglês).
4. Resultados e Discussão
À vista das informações levantadas com esta pesquisa, identificou-se que a gestão e a conversão de resíduos em energia enfrentam uma série de desafios ambientais e de saúde que requerem considerações profundas e estratégias de mitigação apropriadas. Esses desafios estão relacionados à complexa interação entre o meio ambiente, a saúde pública e as tecnologias de gestão de resíduos e produção de energia.
As emissões atmosféricas, provenientes de processos de incineração, pirólise, gaseificação e digestão anaeróbica, podem conter poluentes atmosféricos, como dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio (NOx), material particulado, metais pesados e compostos orgânicos voláteis. Esses poluentes potencializam os impactos adversos na qualidade do ar e nos ecossistemas, afetando a biodiversidade, a qualidade da água e do solo. Sendo assim, a avaliação de riscos ambientais passa a ser fundamental para identificar os impactos potenciais e desenvolver medidas de mitigação.
Para abordar os desafios ambientais, várias abordagens de mitigação são implementadas, bem como o uso de tecnologias avançadas de controle de emissões, como filtros de partículas, precipitadores eletrostáticos e sistemas de remoção de poluentes gasosos, a fim de reduzir as emissões atmosféricas prejudiciais. Além disso, estratégias de reciclagem e redução na fonte de resíduos sólidos são promovidas para minimizar a quantidade de resíduos a serem tratados. A promoção de práticas de gestão de resíduos sustentáveis, como a coleta seletiva e a compostagem, também faz parte das estratégias de mitigação.
Além dos desafios ambientais, a conversão de resíduos em energia também possui implicações para a saúde pública, uma vez que a exposição a poluentes atmosféricos gerados durante a conversão de resíduos pode ter impactos adversos na saúde das comunidades próximas às instalações, bem como riscos para a saúde respiratória, cardiovascular e outras condições de saúde relacionadas à exposição a poluentes do ar. Para tanto, Vieira, Francisco e Bittencourt (2016) indicam a necessidade de avaliar corretamente os riscos à saúde associados às instalações de gestão de resíduos e implementar medidas de mitigação, como o controle rigoroso de emissões e o monitoramento da qualidade do ar.
Do mesmo modo, a busca por soluções sustentáveis que reduzam a poluição atmosférica, promovam práticas de gestão de resíduos responsáveis e protejam a saúde da comunidade já é uma prioridade no desenvolvimento de tecnologias e políticas eficazes nessa área tanto no Brasil quanto em escala internacional (DUEÑAS; SAQUICELA, 2022).
A economia circular se trata de um conceito que tem ganhado destaque nas discussões sobre sustentabilidade e gestão de resíduos, enraizando-se na reorganização dos sistemas econômicos de modo a eliminar o conceito de resíduo, promovendo a reutilização, a reciclagem e a redução de desperdícios. A integração da gestão de resíduos na economia circular é uma abordagem que visa a transformar a maneira como a sociedade produz, consome e descarta produtos, alinhando-a com princípios de sustentabilidade e eficiência (BUGELLI; SCUR, 2022).
A reciclagem possui um papel central na economia circular, permitindo a reintrodução de materiais reciclados na cadeia de produção. Isso reduz a demanda por matérias-primas virgens e diminui os impactos ambientais associados à extração e produção de recursos. A reutilização também é atrativa, pois estende a vida útil dos produtos, reduzindo a necessidade de produzir novos itens. Ou seja, a redução de resíduos, por meio da minimização do desperdício e da produção mais eficiente, é um princípio basilar da economia circular (BUGELLI; SCUR, 2022).
Os benefícios econômicos da integração da gestão de resíduos na economia circular são robustos. A reciclagem e a reutilização de materiais podem criar novos mercados e oportunidades de emprego, estimulando a economia. Além disso, a redução dos custos associados à eliminação de resíduos e à extração de matériasprimas virgens pode resultar em economias graduais para as empresas. A economia circular corrobora para com a diversificação da fonte de recursos, reduzindo a dependência de recursos escassos e voláteis no mercado global (DUEÑAS; SAQUICELA, 2022).
Do ponto de vista ambiental, a economia circular traz uma série de benefícios, reduzindo o desperdício e os impactos negativos na biodiversidade e nos ecossistemas, promovendo a redução das emissões de gases de efeito estufa, diminuindo a poluição associada à disposição inadequada de resíduos e preservando recursos naturais preciosos. Ao prolongar a vida útil dos produtos e utilizar materiais reciclados, a economia circular agrega pontos benéficos para a redução da pegada ecológica e a melhoria da qualidade do ambiente.
Em síntese, a transição para uma economia circular é uma meta ambiciosa, contudo crucial no período moderno, para enfrentar os desafios de recursos finitos e mudanças climáticas, promovendo uma sociedade mais sustentável e resiliente.
Os governos em todo o mundo têm desenvolvido políticas e regulamentos destinados a direcionar e regular a gestão de resíduos, abordando questões como a minimização de resíduos, a reciclagem, a disposição adequada e a redução de impactos ambientais. Essas políticas podem variar entre os países, dependendo de sua infraestrutura, nível de desenvolvimento e prioridades ambientais.
Uma análise das políticas governamentais revela que muitos países têm adotado abordagens integradas de gestão de resíduos que promovem a redução de resíduos na fonte, a reciclagem e a recuperação de energia a partir de resíduos, ao invés de se concentrar na disposição em aterros sanitários. As políticas de incentivo à reciclagem e à redução de desperdícios são amplamente adotadas, com a implementação de programas de coleta seletiva e metas de reciclagem em muitas nações.
A abordagem sueca, por exemplo, parte da coleta seletiva rigorosa, da incineração eficiente de resíduos não recicláveis para a geração de eletricidade e do calor, bem como a reciclagem de materiais valiosos. Outro exemplo positivo é a Alemanha, que implementou um sistema de gestão de resíduos abrangente, incluindo a legislação de responsabilidade do produtor, que exige que os fabricantes assumam a responsabilidade pelo ciclo de vida de seus produtos, incentivando o design sustentável e a reciclagem.
Em um estudo similar desenvolvido por Tavares (2016), avaliou-se o potencial dos resíduos sólidos como meio de obtenção de energia inteligente, bem como especifica a Tabela 1:
Tabela 1 – Potencial dos Resíduos Sólidos como Forma de Energia Inteligente
| AUTOR, ANO | Tavares, 2016. |
| OBJETIVO DO ESTUDO | Verificar a viabilidade de utilizar os resíduos sólidos da cajucultura como fonte alternativa e renovável de energia por meio de processos de conversão termoquímica. Isso envolve a caracterização física e química desses resíduos, incluindo análise imediata, análise elementar, densidade, poder calorífico, microscopia eletrônica de varredura, fluorescência de raios X e a probabilidade de fusão das cinzas. |
| METODOLOGIA | Caracterização física e química dos resíduos sólidos da cajucultura. Isso incluiu a realização de análise imediata, análise elementar, determinação da densidade, medição do poder calorífico, microscopia eletrônica de varredura e fluorescência de raios X. Além disso, foi investigada a probabilidade de fusão das cinzas geradas durante a conversão termoquímica dos resíduos. O comportamento térmico dos resíduos foi avaliado por meio de análise termogravimétrica. |
| AMOSTRA | Resíduos sólidos provenientes da cajucultura, incluindo casca de castanha de caju (CCC) e resíduo de pseudofruto de caju (BC). Esses resíduos foram gerados em grande quantidade no Brasil em 2015, com aproximadamente 1,4 a 1,5 toneladas de CCC e 4,2 a 5,0 toneladas de BC. |
| RESULTADOS | Os resultados obtidos indicaram que a CCC possui maior potencial energético em comparação com o BC, devido a uma menor relação O/C. No entanto, ambos os resíduos apresentaram teores elevados de nitrogênio (N) e enxofre (S), sugerindo a possibilidade de emissão de poluentes durante a conversão termoquími-ca, o que requer atenção em futuras aplicações. Além disso, as amostras apresentaram alta densidade, alto teor de voláteis e baixa temperatura de ignição, tornando-as promissoras para processos de conversão térmica. |
| CONCLUSÕES | Demonstrou-se que que os resíduos sólidos da cajucultura, especialmente a casca de castanha de caju (CCC) e o resíduo de pseudofruto de caju (BC), têm potencial para serem utilizados como fonte alternativa e renovável de energia por meio de processos de conversão termoquímica. A caracterização física e química das amostras forneceu informações importantes sobre suas propriedades, indicando sua adequação para a produção de energia. No entanto, a presença de teores elevados de nitrogênio e enxofre requer cuidados adicionais para evitar a emissão de poluentes durante a conversão termoquímica. Os resultados obtidos indicaram que a CCC possui maior potencial energético em comparação com o BC, devido a uma menor relação O/C. No entanto, ambos os resíduos apresentaram teores elevados de nitrogênio (N) e enxofre (S), sugerindo a possibilidade de emissão de poluentes durante a conversão termoquímica, o que requer atenção em futuras aplicações. Além disso, as amostras apresentaram alta densidade, alto teor de voláteis e baixa temperatura de ignição, tornando-as promissoras para processos de conversão térmica. |
Fonte: Elaborado pelo Autor (2023).
À vista disso, Bugelli e Scur (2022) relacionaram as reverberações decorrentes da economia circular na gestão destes resíduos, denotado na Tabela 2:
Tabela 2 – Impacto da Economia Circular na Gestão de Resíduos
| AUTOR, ANO | Bugelli e Scur, 2022. |
| OBJETIVO DO ESTUDO | Explorar os principais desafios de gestão de resíduos sólidos em cidades que seguem uma economia mais linear e propor possíveis caminhos para o desenvolvimento de cidades inteligentes por meio da implementação de práticas da economia circular, com ênfase no processo de digitalização. |
| METODOLOGIA | Análise sistemática da literatura com a utilização de técnicas de bibliometria. |
| AMOSTRA | A amostra para este estudo foi composta por artigos científicos obtidos a partir das buscas nas bases de dados Scopus. Foram considerados artigos que apresentavam relevância para o tema de economia circular aplicada pela Indústria 4.0, gestão de resíduos sólidos e tecnologias digitais. |
| RESULTADOS | Este estudo permitiu a elaboração de um framework com recomendações de digitalização para o desenvolvimento de cidades inteligentes, com ênfase em países em desenvolvimento. A pesquisa destaca a importância da reciclagem de resíduos como uma etapa inicial, que não demanda altos investimentos, antes da implementação de novas tecnologias. |
| CONCLUSÕES | À medida que essa prática se difunde e ganha apoio da esfera privada e do governo, o país estará mais preparado economicamente para a aquisição e implementação de equipamentos que permitam a utilização de resíduos como fonte de energia. A aplicação de monitoramento dos resíduos, em conjunto com o apoio do setor privado e pressão governamental, pode acelerar o desenvolvimento das cidades inteligentes, promovendo um crescimento sustentável. |
Fonte: Elaborado pelo Autor (2023).
A globalização do comércio e a movimentação transnacional de resíduos
exigem uma coordenação mais ampla entre os países para garantir que as políticas e regulamentos sejam eficazes e alinhados. Isso é relevante na gestão de resíduos eletrônicos e na gestão de resíduos perigosos, onde o risco de exportação ilegal de resíduos tóxicos é uma preocupação.
Embora a harmonização de regulamentos globais seja um desafio a ser enfrentado, à medida que os resíduos e as mercadorias circulam internacionalmente, exige-se uma cooperação mais estreita entre os países para abordar questões de gestão de resíduos em escala global, possibilitando uma cooperação direcionada para a inovação e aperfeiçoamento neste eixo.
5. Considerações Finais
No decorrer deste estudo, validou-se a relevância da sustentabilidade como uma forma de energia inteligente e os impactos positivos que podem ser alcançados por meio dessa abordagem. A gestão eficaz dos resíduos sólidos evidenciou-se como uma preocupação global devido ao aumento na geração de resíduos e aos impactos ambientais e de saúde associados à disposição inadequada. A conversão de resíduos em energia se destacou como uma solução que aborda esses problemas, promovendo simultaneamente a sustentabilidade ambiental e a geração de energia.
Discutiu-se, assim, os tipos de resíduos sólidos, orgânicos, recicláveis e perigosos, destacando a diversidade de materiais e a complexidade de sua gestão. Além disso, os processos de geração de resíduos, que incluem produção industrial, consumo doméstico, agricultura e setor de serviços, foram identificados como fontes significativas de resíduos sólidos. Esses processos mostram-se ser favoráveis para a crescente acumulação de resíduos e a necessidade de abordagens mais sustentáveis na gestão de resíduos.
Os impactos ambientais associados à gestão inadequada de resíduos sólidos foram enfatizados quanto as emissões de gases de efeito estufa, poluição do solo e da água, e seu efeito sobre a biodiversidade. A poluição do solo e da água, resultante da disposição inadequada de resíduos, apresentaram riscos em larga para a qualidade dos ecossistemas e dos recursos naturais. Além disso, as emissões de gases de efeito estufa provenientes de resíduos sólidos mostram ser contribuintes para as mudanças climáticas, tornando a gestão sustentável dos resíduos uma preocupação urgente.
Neste panorama, identificou-se a demanda por políticas robustas que promovam a minimização de resíduos, a reciclagem e a recuperação de energia a partir de resíduos. De modo complementar, a reciclagem energética de plásticos retirados dos mares foi apresentada como uma abordagem inovadora que aborda a poluição oceânica e a produção de energia limpa.
Os desafios técnicos e tecnológicos na gestão de resíduos e na conversão de resíduos em energia foram ressaltados, com norteamento pelas barreiras à eficiência na conversão, custos e escalabilidade das tecnologias e desenvolvimentos recentes na pesquisa. A superação desses desafios é parte valiosa para a implementação bem-sucedida de tecnologias de conversão de resíduos em energia.
Em relação às tendências futuras, incluindo novas tecnologias e modelos de negócios, o papel da pesquisa interdisciplinar evidencia-se como o ponto de partida para as ações nacionais e internacionais. Para estudos posteriores, sugere-se a criação de mais indicadores para comparação e acompanhamento dos resultados das ações mitigadoras de impactos, bem como o acompanhamento de processos inovadores da utilização do lixo como forma de energia inteligente com o intuito de compreender na práxis a possibilidade de inovação tecnológica.
6. Referências Bibliográficas
ALCÂNTARA, Márcio Venício Pilar. Conservação de energia em rede inteligente. 2014. Disponível em: https://repositorio.unicamp.br/. Acesso em: 25 set. 2023.
BACURAU, Rodrigo Moreira. Medidor de energia inteligente para discriminação de consumo por aparelho através de assinatura de cargas. 2014. Disponível em: https://repositorio.unicamp.br/. Acesso em: https://repositorio.unicamp.br/. Acesso em: 22 set. 2023.
BALESTIERI, José Antônio Perrella. Geração de energia sustentável. SciELOEditora UNESP, 2018.
BORNIATTI, André Ross et al. Gestão de Energia Inteligente em Instituição Pública de Ensino–Uma Abordagem da UFSM. Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos-SBSE, v. 1, n. 1, 2020. Disponível em: https://www.sba.org.br/. Acesso em: 24 set. 2023.
BUGELLI, Carolina do Val; SCUR, Gabriela. Economia Circular e Gestão de Resíduos: Uma Análise do Potencial de Digitalização. 2022. Disponível em: https://fei.edu.br/. Acesso em: 19 out. 2023.
COLÊNCIO, Gabrielle; ROLAND, Carlos Eduardo de França. TI verde nos data centers: estudo sobre preservação ambiental e sustentabilidade. 2018. Disponível em: https://ric.cps.sp.gov.br/. Acesso em: 22 set. 2023.
DUEÑAS, Luis Daniel Ramírez; SAQUICELA, José Luis Sampietro. Simulación de la operación de redes de energía inteligentes mediante modelos de demanda de potencia usando Matlab: Simulação de operação de rede inteligente através de modelagem de demanda de energia usando Matlab. Brazilian Applied Science Review, v. 6, n. 5, p. 14029-14065, 2022. Disponível em: https://ojs.brazilianjournals.com.br/. Acesso em: 25 set. 2023.
FACHIN, Odília Fundamentos de Metodologia. 5ª edição. Revista e atualizada pela norma da ABNT 14724, de 30/12/2005 Ed. Hora Saraiva. Disponível em: http://maratavarespsictics.pbworks.com/. Acesso em: 21 set. 2023.
GERON, Vera Lucia. O uso do biogás no âmbito rural como proposta de desenvolvimento sustentável. Revista Científica da Faculdade de Educação e Meio Ambiente, v. 5, n. 1, p. 140-149, 2014. Disponível em: https://revista.faema.edu.br/index.php/. Acesso em: 21 set. 2023.
GODOY, A. S. Introdução à pesquisa qualitativa e suas possibilidades. RAE – Revista de Administração de Empresas, São Paulo, v. 35, n. 2, p. 57-63, 1995. Disponível em: https://www.scielo.br/. Acesso em: 21 set. 2023.
LOPES, Mariana Cristina; TAQUES, Fernando Henrique. O desafio da energia sustentável no Brasil. Revista Cadernos de Economia, v. 20, n. 36, p. 71-96, 2016. Disponível em: https://bell.unochapeco.edu.br/. Acesso em: 29 set. 2023.
MANÉ, Bacar; FREGADOLLI, Beatriz Leggi; VARESCHINI, Daniel Tait.Sustentabilidade Integrando Diversos Setores: Cidades Inteligentes. 2021. Disponível em: https://www.researchgate.net/. Acesso em: 17 out. 2023.
NEVES, J. L. Pesquisa Qualitativa – Características, Usos e Possibilidades.Caderno de Pesquisas em Administração, São Paulo, v.1, nº 3, 2º Sem./1996. Disponível em: https://www.hugoribeiro.com.br/. Acesso em: 21 set. 2023.
PEREIRA, Breno Pompeu Carvalho. Análise de eficiência energética em rede inteligente de energia elétrica. 2015. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/. Acesso em: 27 set. 2023.
SANCHES, Bianca C.; CARVALHO, Emily S.; GOMES, Fabio Fonseca Barbosa. A Indústria 4.0 e suas contribuições à sustentabilidade. Revista Engenharia e Tecnologia Aplicada-UNG-Ser, v. 2, n. 1, p. 48-55, 2019. Disponível em: http://revistas.ung.br/index.php/. Acesso em: 22 set. 2023.
SANTOS, Jaeme Gonçalves dos et al. A contribuição das fontes de energia renováveis para a construção de cidades digitais inteligentes: Uma breve análise do contexto brasileiro. Revista ESPACIOS| Vol. 37 (Nº 11) Año 2016, 2016. Disponível em: https://www.revistaespacios.com/. Acesso em: 17 out. 2023.
SILVA, Beatriz Matias; SILVA, Wilson Sotero Dália. Um panorama da implantação do etanol de 3ª geração como uma fonte de energia sustentável. Engevista, v. 21, n. 1, p. 176-192, 2019. Disponível em: https://periodicos.uff.br/. Acesso em: 29 set. 2023.
SILVA, Guilherme de Almeida da. Hidrogênio a partir do biogás: possibilidade do armazenamento de energia sustentável. 2023. Disponível em: https://lume.ufrgs.br/. Acesso em: 22 set. 2023.
TAVARES, Priscilla Torquato. Caracterizações física e química de resíduos sólidos da cajucultura e avaliação do potencial energético em processos de conversão térmica. 2016. Disponível em: https://repositorio.ufpb.br/. Acesso em: 20 out. 2023.
VIEIRA, Fabrício Diego; FRANCISCO, Antonio Carlos de; BITTENCOURT, Juliana Vitoria Messias. Biometano e biogás como fontes de energia sustentável e ecologicamente viável. Revista ESPACIOS| vol. 37 (nº 18) año 2016, 2016.Disponível em: http://www.2.revistaespacios.com/. Acesso em: 22 set. 2023.
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5Prof. Me. Orientador