Landfill methane generation potential according to IPCC, USEPA and Scholl Canyon models case study of Moskogen landfill, Kalmar, Sweden.

Abstract

A utilização do metano (CH4) presente no biogás gerado através da degradação anaeróbica de resíduos orgânicos depositados em aterros sanitários como fonte de energia é uma tecnologia em expansão, principalmente nos países em desenvolvimento. Para assegurar um melhor aproveitamento do CH4 e a viabilidade econômica do projeto de exploração energética é necessário que estes empreendimentos avaliem sua capacidade de produzir este gás com o passar dos anos, mesmo após o encerramento da deposição de resíduos. O potencial de geração é comumente estimado a partir de modelos cinéticos de primeira ordem propostos por conceituadas instituições, entretanto, estudos recentes apontam alto grau de incerteza e diferenças relevantes entre os resultados obtidos com cada metodologia. Este trabalho tem por objetivo analisar a variação dos resultados das estimativas de emissão de metano dos modelos recomendados pela USEPA, Banco Mundial (Scholl Canyon) e IPCC utilizando tanto dados e informações disponibilizadas do aterro sanitário Moskogen, localizado em Kalmar, Suécia, que foi operado entre 1977 e 2008. Além de estimar a capacidade de geração de CH4, objetiva-se identificar qual o modelo cujas estimativas mais se aproximam dos dados de biogás efetivamente medidos e quanto gás ainda pode ser extraído do aterro. O estudo ainda avaliou como valores diferentes para os parâmetros principais dos modelos afetam a estimativa de geração final. O modelo IPCC mostrou-se o mais confiável dentre os analisados, estimando que o aterro Moskogen produza mais de 102 milhões de m de CH4 entre 1977 e 2100, sendo 39,384 milhões passíveis de extração de 2012 a 2100. Os demais modelos apresentaram premissas inadequadas com a realidade do aterro sanitário estudado. Contudo, mesmo com a superioridade do modelo proposto pelo IPCC, maiores estudos são necessários no local, que levantem outras informações de campo como a vazão passiva de gás pela camada de cobertura do aterro e uma melhor estimativa do percentual de material orgânico biodegradável presente em cada fração de resíduos depositada em Moskogen.The use of methane (CH4) present in the biogas generated by the anaerobic degradation of organic wastes in landfills as an energy source is an expanding technology, especially in developing countries. To ensure a proper utilization of CH4 and the economic feasibility of the energy recovery project it is necessary that these landfills evaluate their capability to produce this gas over the years, even after the end of waste disposal. The generation potential is commonly estimated from first-order kinetic models proposed by reputable institutions, however, recent studies indicate a high level of uncertainty and significant differences between the results obtained with each method. This study aims to analyze the variation of the results of methane generation estimatives, from the models recommended by the USEPA, the World Bank (Scholl Canyon Model) and the IPCC using field data and information provided by Moskogen landfill, located in Kalmar, Sweden, which was operated from 1977 to 2008. In addition to estimating the CH4 generation potential, the objective is to identity which model whose results are closer to the data of the amount of biogas effectively measured and to discover how much gas still can be extracted from the landfill. The study also evaluated how different values to the model main parameters affect the final generation estimative. The IPCC model proved to be the most reliable among the others analyzed, estimating that Moskogen will produce over 102 million m of CH4 between 1977 and 2100, which 39.384 can be extracted from 2012 to 2100. The other models presented inadequate assumptions in comparison to the reality of the studied landfill. Nevertheless, despite the fact that the model proposed by the IPCC has been judged as the most faithful, larger studies are needed on the area, in order to identify more field data, such as the occurrence of passive gas flow through the top covering layers of the landfill and a better estimative of the amount of degradable organic compounds in each fraction of waste disposed in Moskogen