Generación de biogás electricidad: un estudio de viabilidad en una estación de tratamiento de aguas residuales de Paraná

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i17.24321

Palabras clave:

Planta de tratamiento de águas residuales; Biogás; Generación eléctrica; Evaluación econômica.

Resumen

La generación distribuida de electricidad producida a partir de residuos orgánicos es una alternativa que requiere un análisis cuidadoso, debido a los numerosos factores económicos y ambientales asociados a este proceso de producción. Considerando que toda actividad humana consume recursos naturales y al final de ella resulta en relaves, el alcantarillado urbano presenta aspectos que lo catalogan como un residuo de alto poder contaminante, y su tratamiento es necesario para el mantenimiento de la sustentabilidad de la sociedad y el medio ambiente, ya que elimina los contaminantes del agua utilizada anteriormente, devolviéndola a los cuerpos de agua en buen estado, además de generar biogás si se utiliza un proceso anaeróbico controlado. El biogás ofrece un potencial para la generación de electricidad, por lo que requiere una evaluación de la viabilidad económica de utilizar motores generadores para aprovechar este recurso natural en los reactores UASB ya instalados en las estaciones de tratamiento de aguas residuales. La encuesta del VPN y el LCOE surgen como herramientas adecuadas. El estudio evaluó el volumen de aguas residuales tratadas en algunas ciudades del Estado de Paraná, principalmente la relación entre la cantidad de población servida con alcantarillado y su potencial para la producción de biogás, y en consecuencia, su potencial para generar electricidad. El método de evaluación identificó al biogás como un recurso energético económicamente viable, según el resultado de la ciudad de Curitiba, que obtuvo un VPN de 87.834.069,69 reales, una TIR de 18,04% am con una amortización de 5 meses, así como su valor LCOE de 34,53 R$ / MWh.

Citas

Abdallah, M., Shanableh, A., Shadib, (2018). Financial feasibility of waste to energy strategies in the United Arab Emirates, Waste Manag.

Associação Brasileira de Normas Técnicas, (1997). NBR 7229: Projeto, Construção e Operação de Sistemas de Tanques Sépticos – Rio de Janeiro, Brasil.

Bley, C., (2015). Biogás: a energia invisível. São Paulo. CIBiogás.

Branker, K., Pathak, M. J. M., Pearce, J. M., (2011). A review of solar photovoltaic levelizedcost of electricity. Renew Sustain Energy.

Brasil, (2015). FEAM – Fundação Estadual de Meio Ambiente. Belo Horizonte. Guia técnico ambiental de biogás na agroindústria.

Casarotto, F. N., Kopittke, B. H., (1994). Análise de Investimentos. São Paulo. Atlas.

Carvalho, M. S., (2021). Modelo de regressão linear múltipla aplicada a dados para geração de energia através do biogás. Bibliográfico. Research, Society and Development.

Chernicharo, C. A. L., (2007). Princípios do tratamento biológico de águas residuárias: reatores anaeróbios. Brasil. Departamento de Engenharia Sanitária e ambiental.

Chernicharo, C. A. L., Van, L. J. B., Noyola, A., Bressani, R. T., (2015). Anaerobic sewage treatment: state of the art, constraints and challenges. Reviews in Environmental Science and Bio/technology.

Coelho, S. T., (2006). A conversão da fonte renovável biogás em energia. Brasil. V Congresso Brasileiro de Planejamento Energético, 31 de maio a 2 de julho de 2006.

Coelho, S. T., Velázquez, S. M. S. G., Silva, O. C., Varkulya, A., Pecora, V., (2003). Relatório de Acompanhamento - “Biodigestor Modelo UASB”. Brasil. CENBIO – Centro Nacional de Referência em Biomassa.

Companhia Ambiental Do Estado De São Paulo, (2006). Biogás: projetos e pesquisas no Brasil. São Paulo, Brasil.

Costa, D. F., (2006). Geração de energia elétrica a partir do biogás de tratamento de esgoto. São Paulo-SP. Dissertação (Mestrado em Energia) – Programa Inter unidades de Pós-Graduação em Energia, Universidade de São Paulo.

Currado, M. I. C., (2015). Localização de perdas não técnicas de energia em sistemas de distribuição utilizando o método PQ. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade de São Paulo, São Carlos, Brasil.

Delazare, T., (2004). Desnitrificação de esgoto Sanitário tratado a nível secundário através de biofiltros submersos utilizando comparativamente Metanol e Metano como fonte de Carbono. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, Brasil.

Diretriz de controle de carga orgânica biodegradável em efluentes líquidos de origem sanitária, (2007). DZ 215-R4. Disponível em: <http://www.inea.rj.gov.br/cs/groups/public/documents/document/zwew/mde0/~edisp/inea0014063.pdf). Acesso em: 10 out. 2019.

Fachagentur,N. R., (2010). Guia prático do Biogás – Geração e Utilização. Gulzow, Alemanha.

França, A. T., (2008). Análise do aproveitamento energético do biogás produzido numa estação de tratamento de esgoto. Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, São Paulo, Brasil.

Furtado, M. C., (2010). Avaliação das oportunidades de comercialização de novas fontes de energias renováveis no Brasil. Dissertação (Mestrado) - Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil.

IEA, (2005). Biogas production and utilization. Disponível em: < www.ieabioenergy.com >.

Lettinga, G., Hulshoff, P. W., (1991). UASB process design for various types of wastewater. Wat. Sci. Tech, p. 87-107.

Lopes, T. R., (2015). Caracterização do esgoto sanitário e lodo proveniente de reator anaeróbio e de lagoas de estabilização para avaliação da eficiência na remoção de contaminantes. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais), UTFPR.

Khan, A. A., Gaur, R. Z., Tyagi, V. K., Khursheed, A., Lew, B., (2011). Sustainable options of post treatment of UASB effluent treating sewage: A review. Resources, Conservation and Recycling. p. 1232-1251.

Klass, D. L., (1998). Biomass for Renewable Energy Fuels and Chemicals. Academic Press, San Diego.

Nakabauashi, R., (2015). Microgeração Fotovoltaica no Brasil: viabilidade Econômica – março 2015. Instituto de Energia e Ambiente da USP, Laboratório de Sistema Fotovoltaico. Divulgado pela Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica (ABINEE).

Matsuura, N., Hatamoto, M., Sumino, H., Syutsubi, K., Yamaguchi, T., Ohashi, A., (2015). Recovery and biological oxidation of dissolved methane in efluente from UASB treatment of municipal sewage using a two-stage closed downflow hanging sponge system. Journal of Environmental Management, p. 200-209.

Metcalf, L., Eddy, H., (2003). Wastewater Engineering: treatment and reuse. Revisado por George Tchobanoglous.; Franklin L.; Burton, H.; David Stensel. New York: McGraw –Hill.

Ministério das Cidades, (2016). Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento. Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgotos, 2014. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental – SNSA. Brasília, Brasil.

Oliveira, R. D. (2009). Geração de energia elétrica a partir do biogás produzido pela fermentação anaeróbia de dejetos em abatedouro e as possibilidades no mercado de carbono. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica com ênfase em Sistemas de Energia e Automação) – Universidade de São Paulo, Brasil.

Oliveira, S.M.A., Von Sperling, M., (2005). Avaliação de 166 ETES em operação no País, compreendendo diversas tecnologias. Parte I e Análise de Desempenho. Revista de Engenharia Sanitária e Ambiental. p. 347 - 357.

Pecora, V., (2006). Implementação de uma unidade demonstrativa de geração de energia elétrica a partir do biogás de tratamento do esgoto residencial da USP: estudo de caso. Dissertação (Mestrado em Energia) – Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M. , Pereira, F. J., Shitsuka, R., (2018b). Metodologia da pesquisa cientifica . [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM. Acesso em: 20 março 2020. Disponível: https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1.

Pereira, M. G., Camacho, C. F., Freitas, M. A. V., & Silva, N. F. D. (2012). The renew-able energy market in Brazil: current status and potential. Elsevier, São Paulo.

Pipatmanomai, S., Kaewluan, S., Vitidsant, T., (2009). Economic assessment of biogás-to-electricity generation system with H2S removal by activated carbono in small pig farm. Applied Energy. PP. 669-674.

Rangel. M. S., (2016). Study of Costs and Economic Feasibility of Electricity Generationfrom Renewable Energy in Brazil. Final Graduation Work (Environmental Engineer), Federal University of Itajubá, Brazil.

Santos, A. A. S., Cutrim, C. F. J., Oliveira, L. L., (2020). Biodigestor anaeróbio para produção sustentável de biogás em propriedade rural da cidade de Açailâmdia, Maranhão, Brasil. Descritivo exploratório. Research, Society and Development.

Sistema Nacional de Informações Sobre Saneamento. (2018). 24º Di-agnóstico dos serviços de água e esgotos – 2018. Brasília: Ministério do Desen-volvimento Regional Secretaria Nacional de Saneamento

Smil, V., (2002). Energy Resources and Uses: A Global Primer for the Twenty-First Century. Current History. pp 126-132.

Tachini, M., Belli, F. P., Pinheiro, A., (2002). Avaliação do tratamento conjunto de lodo de tanques sépticos e esgotos domésticos em um RALF. VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental – SIBESA.

USA, (2018). EIA (U.S. Energy Information Administration). Annual Energy Outlook 2018 with Projections to 2050. Washington, D.C.: U.S. Department of Energy. February 6, 2018. https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/AEO2018.pdf.

Van, H. A. C., Lettinga, G., (1994). Tratamento Anaeróbio de Esgotos: um Manual para Regiões de Clima Quente. Campina Grande, Brasil.

Walter, P., (2019). Qual o custo que a manutenção deve ter? Engenharias.net. blog. Brasil. 2008. Acesso em: 28 dez. 2019. Disponível em: <https://engenharias.net/paulo-walter/2008/05/qual-o-custo-que-a-manutencao-deve-ter/#.XkWWQmhKhPY>.

Zilotti, H. A. R., (2012). Potencial de produção de biogás em uma estação de tratamento de esgoto de Cascavel para a geração de energia elétrica. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-graduação em Energia na Agricultura - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Brasil.

Publicado

22/12/2021

Cómo citar

MORAES, K. H. K. de; SOUZA, S. N. M. de . Generación de biogás electricidad: un estudio de viabilidad en una estación de tratamiento de aguas residuales de Paraná. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 17, p. e153101724321, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i17.24321. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/24321. Acesso em: 23 nov. 2024.

Número

Sección

Ingenierías