Proposta e especificação de um sistema produto-serviço para tratamento de lixo orgânico e geração de biogás em municípios brasileiros de pequeno porte
In developing countries, domestic organic waste is commonly destined in landfills, with no treatment. Brazil has more than 3000 landfills, which affect the health of 95 million people. The government of the cities has not funds enough to support the cost of the treatment technologies available. Thus...
| Autor principal: | Carvalho, Jairo Pablo Alves de |
|---|---|
| Formato: | Tese |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2021
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25016 |
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riut-1-250162021-05-22T06:12:08Z Proposta e especificação de um sistema produto-serviço para tratamento de lixo orgânico e geração de biogás em municípios brasileiros de pequeno porte Proposal and specification of a product-service system to the treatment of the organic waste and biogas generation in small Brazilian municipalities Carvalho, Jairo Pablo Alves de Borsato, Milton https://orcid.org/0000-0002-3607-8315 http://lattes.cnpq.br/9039613643111474 Casagrande Junior, Eloy Fassi https://orcid.org/0000-0002-8411-2135 http://lattes.cnpq.br/8353762351277382 Rozenfeld, Henrique https://orcid.org/0000-0001-9699-7359 http://lattes.cnpq.br/3377368670735777 Costa, Janaina Mascarenhas Hornos da https://orcid.org/0000-0001-9653-6499 http://lattes.cnpq.br/5333709865535244 Borsato, Milton https://orcid.org/0000-0002-3607-8315 http://lattes.cnpq.br/9039613643111474 Miguel, Paulo Augusto Cauchick https://orcid.org/0000-0001-6336-9014 http://lattes.cnpq.br/2781335556581645 Gestão integrada de resíduos sólidos Lixo - Eliminação Resíduos orgânicos Biogás Compostagem Desenvolvimento sustentável Energia - Fontes alternativas Administração municipal - Brasil Negócios - Planejamento Linguagens de modelagem (ciência da computação) Integrated solid waste mangement Refuse and refuse disposal Organic wastes Biogas Composting Sustainable development Renewable energy sources Municipal government - Brasil Business planning Modeling languages (Computer science) CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Engenharia Mecânica In developing countries, domestic organic waste is commonly destined in landfills, with no treatment. Brazil has more than 3000 landfills, which affect the health of 95 million people. The government of the cities has not funds enough to support the cost of the treatment technologies available. Thus, low-cost alternatives to face the problem are an urgent necessity. The present thesis proposes a low-cost ProductService System (PSS) that allows the correct processing of solid organic waste, using the municipality’s actual budget, to help them to attend to the demands of the Solid Waste National Policy, thus eliminating the landfills, represented through the Systems Modelling Language (SYSML). The proposed solutions found in the literature preconize the biodigester sale business model to the treatment of organic waste. However, the lack of funds of the low-income families to pay for the equipment, associated with the lack of provision of training recycling and adequate maintenance, by the manufacturers, conduces to the inoperability of the equipment and the failure of the model. The system proposed in the present thesis proposes the installation of domestic biodigesters together with monitoring, training, and maintenance services, which viability will rely upon the funding by the municipalities, by incomings coming from the savings with waste transportation, apart from the production of biogas to domestic use. Besides the proposed Product-Service System, the present work presents a new methodology to the PSS development, constructed on the models presented in the recent scientific literature. The evaluation of the projected PSS considering the Porto Amazonas city scenario, in Parana state, pointed to the economic sustainability of the model. It showed viability to the municipality and the PSS provider, in a scenario that considers a decrease of up to 20% on monthly expenses with solid organic waste management to the municipality and MAR of 9,6% a year to the provider’s investment. The PSS also delivers the benefit of 40% off on cooking gas expenses to the end-users that host the biodigesters. The proposed PSS is aligned with the goals, directives, and objectives of the National Solid Waste Policy (PNRS), related to the domestic solid organic waste management, established in the National Solid Waste Plan (PLANARES), in its 2020 version, and its adoption, by the municipalities, has the potential of to contribute to enlarging the discussion of actions to adequate the regulatory ambient, in the scope of the PLANARES, to make innovative proposals to generate energy from the solid organic waste become viable. Nos países em desenvolvimento o lixo orgânico doméstico é comumente lançado em lixões, sem tratamento. O Brasil possui mais de 3 mil lixões, que afetam a saúde de 95 milhões de pessoas. Os governos dos municípios não possuem recursos para custear as tecnologias existentes para tratamento. Portanto, há necessidade urgente de alternativas de baixo custo para solucionar o problema. A presente tese apresenta um Sistema Produto-Serviço (PSS) de baixo custo, que possibilita o tratamento adequado dos resíduos sólidos orgânicos usando o orçamento atual dos municípios, para possibilitá-los atender as demandas da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) e eliminar os lixões, representado na linguagem Systems Modeling Language (SYSML). As soluções propostas encontradas na literatura preconizam o modelo de negócio de venda de biodigestores domiciliares para o tratamento do lixo orgânico. Porém, a falta de recursos das famílias de baixa renda para custearem os equipamentos aliada a falta de provisão de serviços de reciclagem de treinamento e manutenção adequada, pelos fabricantes, leva a inoperância dos equipamentos e a falência do modelo. O sistema proposto nesta tese prevê a instalação de biodigestores domésticos associada a serviços de monitoramento, treinamento e manutenção, a ser viabilizado pelo poder público a partir de receitas advindas da economia com o transporte de resíduos, além da produção de biogás para uso doméstico. Além do sistema proposto, o presente trabalho apresenta uma metodologia própria para o desenvolvimento de PSS, construída a partir dos modelos existentes na literatura científica recente. A avaliação do PSS projetado considerando o cenário do município de Porto Amazonas, Paraná, apontou sustentabilidade econômica do modelo, demonstrando viabilidade para o município e para o provedor PSS, num cenário que considera uma redução de até 20% nos gastos mensais do município com a gestão dos resíduos sólidos orgânicos e TMA de 9.6% ao ano para o investimento do provedor. O PSS ainda apresenta o benefício da redução de 40% nos custos com gás de cozinha para os consumidores finais que hospedem o biodigestor em suas propriedades. O PSS proposto está alinhado com as metas, diretrizes e objetivos da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), relacionadas a gestão de resíduos sólidos domiciliares orgânicos, delineadas no Plano Nacional de Resíduos Sólidos (PLANARES), em sua versão de 2020, e sua adoção, pelos municípios, tem o potencial de contribuir para que esses se adequem as metas do programa. O PSS proposto também contribui para ampliar a discussão sobre ações pertinentes para adequar o ambiente regulatório, no âmbito PLANARES, para viabilizar propostas inovadoras para a geração de energia a partir de resíduos sólidos orgânicos. 2021-05-21T16:54:13Z 2021-05-21T16:54:13Z 2021-04-12 doctoralThesis CARVALHO, Jairo Pablo Alves de. Proposta e especificação de um sistema produto-serviço para tratamento de lixo orgânico e geração de biogás em municípios brasileiros de pequeno porte. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25016 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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In developing countries, domestic organic waste is commonly destined in landfills, with no treatment. Brazil has more than 3000 landfills, which affect the health of 95 million people. The government of the cities has not funds enough to support the cost of the treatment technologies available. Thus, low-cost alternatives to face the problem are an urgent necessity. The present thesis proposes a low-cost ProductService System (PSS) that allows the correct processing of solid organic waste, using the municipality’s actual budget, to help them to attend to the demands of the Solid Waste National Policy, thus eliminating the landfills, represented through the Systems Modelling Language (SYSML). The proposed solutions found in the literature preconize the biodigester sale business model to the treatment of organic waste. However, the lack of funds of the low-income families to pay for the equipment, associated with the lack of provision of training recycling and adequate maintenance, by the manufacturers, conduces to the inoperability of the equipment and the failure of the model. The system proposed in the present thesis proposes the installation of domestic biodigesters together with monitoring, training, and maintenance services, which viability will rely upon the funding by the municipalities, by incomings coming from the savings with waste transportation, apart from the production of biogas to domestic use. Besides the proposed Product-Service System, the present work presents a new methodology to the PSS development, constructed on the models presented in the recent scientific literature. The evaluation of the projected PSS considering the Porto Amazonas city scenario, in Parana state, pointed to the economic sustainability of the model. It showed viability to the municipality and the PSS provider, in a scenario that considers a decrease of up to 20% on monthly expenses with solid organic waste management to the municipality and MAR of 9,6% a year to the provider’s investment. The PSS also delivers the benefit of 40% off on cooking gas expenses to the end-users that host the biodigesters. The proposed PSS is aligned with the goals, directives, and objectives of the National Solid Waste Policy (PNRS), related to the domestic solid organic waste management, established in the National Solid Waste Plan (PLANARES), in its 2020 version, and its adoption, by the municipalities, has the potential of to contribute to enlarging the discussion of actions to adequate the regulatory ambient, in the scope of the PLANARES, to make innovative proposals to generate energy from the solid organic waste become viable. |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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CARVALHO, Jairo Pablo Alves de. Proposta e especificação de um sistema produto-serviço para tratamento de lixo orgânico e geração de biogás em municípios brasileiros de pequeno porte. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. |
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