BIOGÁS: O COMBUSTÍVEL PARA O SANEAMENTO AMBIENTAL NO BRASIL

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1 BIOGÁS: O COMBUSTÍVEL PARA O SANEAMENTO AMBIENTAL NO BRASIL Eng. Gustavo Rafael Collere Possetti, D.Sc. Assessoria de Pesquisa e Desenvolvimento Diretoria de Meio Ambiente e Ação Social

2 O PAPEL DA ETE ESGOTO ETE RIO Tratamento de esgoto no Brasil: < 40% Fonte: SNIS (2015) INDÚSTRIA 2

3 A ETE SUSTENTÁVEL ECONÔMICO AMBIENTAL SOCIAL ETE INDÚSTRIA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA WASTE TO ENERGY GERENCIAMENTO DE SUBPRODUTOS: LÍQUIDO + SÓLIDO + GASOSO 3

4 ODS X BIOGÁS EM ETEs 4

5 COMO PRODUZIR BIOGÁS EM ETEs? 1) Digestão anaeróbia do lodo ETE Taunusstein ETE Mannheim Digestor de lodo ETE Barueri 5

6 COMO PRODUZIR BIOGÁS EM ETEs? 2) Tratamento anaeróbio do esgoto ETE Montes Claros ETE Padilha Sul ETE Norte Reator UASB 6

7 TECNOLOGIAS UTILIZADAS NO BRASIL > 600 ETEs com reatores UASB Amostragem: 1439 ETEs (9 Estados + Distrito Federal) 7

8 GERENCIANDO O BIOGÁS EM UMA ETE Fonte: DWA (2010)... Não se gerencia o que não se conhece (mede)... 8

9 QUANTIFICAÇÕES DE BIOGÁS EM ETEs VAZÃO TEMPERATURA PRESSÃO MANOMÉTRICA TEORES DE CH 4, CO 2, O 2, H 2 S DQO (Afluente e Efluente) VAZÃO DE ESGOTO ACESSO ONLINE 9

10 Q BIOGÁS (Nm 3 /h) Q BIOGÁS (Nm 3 /h) MEDIÇÕES EM TEMPO REAL média diária TEMPO (dias) COMPORTAMENTO: VARIÁVEL PERIÓDICO NÃO-ESTACIONÁRIO Fonte: POSSETTI et al. (2013) 10

11 BIOGÁS: MEDIÇÕES X ESTIMATIVAS QUAL É A REFERÊNCIA? Source: SILVA et al. (2014) 11

12 QUANTO DE BIOGÁS ESTÁ DISPONÍVEL? (A) (B) Fonte: PROBIOGÁS (2017) 12

13 QUAIS FATORES INFLUENCIAM A TAXA DE PRODUÇÃO DE BIOGÁS? Fonte: PROBIOGÁS (2017) 13

14 COMPOSIÇÃO DO BIOGÁS: CH 4 E H 2 S (A) (B) ODOR ENERGIA Fonte: PROBIOGÁS (2017) 14

15 COMPOSIÇÃO DO BIOGÁS Fonte: Adaptado de PROBIOGÁS (2017), LOBATO (2011), DWA-M 361 (2011) e SPRENGER (2009) 15

16 SOFTWARE: ESTIMATIVAS DE BIOGÁS site.sanepar.com.br/probio/probio.zip 16

17 Eletricidade (MWh/d) Calor (MWh/d) QUAL É O POTENCIAL DO BRASIL? (A) (B) 13% da demanda do setor < hab hab > hab PORTE DA ETE < hab hab > hab PORTE DA ETE Fonte: CHERNICHARO (2017) 17

18 BIOGÁS EM ETEs DO PARANÁ ~ 31,4 x 10 3 tonch 4 /ano 18

19 ESTRATÉGIAS PARA GESTÃO SUSTENTÁVEL DO BIOGÁS INDICADORES, METAS E SIMULAÇÕES: Linha de base Fonte: CARVALHO E POSSETTI (2017) 19

20 QUEIMA EFICIENTE DE BIOGÁS VENTO, CHUVA, IGNIÇÃO, TEMPERATURA, TEMPO, PRESSÃO, VAZÃO,... 20

21 MEDIÇÕES DE METANO DISSOLVIDO Fonte: NELTING et al. (2017) 21

22 RECUPERAÇÃO DE BIOGÁS DISSOLVIDO NO ESGOTO Biogás ~ 5 m Esgoto Reator UASB DIMER 22

23 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO BIOGÁS ETE OURO VERDE FOZ DO IGUAÇU (ONLINE): S = 30 kva NET METERING 23

24 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA: ETE BELÉM CS BIOENERGIA META OBRA Lodo: 900 m 3 /dia RSU: 120 ton/dia Biogás: m 3 /dia Eletricidade: 21 GWh/ano 24

25 TRATAMENTO TÉRMICO E USO ENERGÉTICO DE LODOS E ESCUMAS ALTERNATIVA PARA ETEs DE GRANDE PORTE: SECAGEM COMBUSTÃO CINZAS LODO EM COMBUSTÃO LODO SECO - REDUÇÃO EM MASSA - AUTOSSUSTENTABILIDADE ENERGÉTICA 25

26 DESEMPENHO DO SISTEMA PILOTO DE SECAGEM TÉRMICA DE LODOS TEMPERATURA (º C) Redução de massa/volume Higienização Otimização operacional ~ kcal / kg H 2 0 evap UMIDADE (%) Source: POSSETTI et al. (2015) 26

27 BALANÇO DE MASSA: SISTEMA PILOTO DE SECAGEM E COMBUSTÃO DE LODOS LODO ÚMIDO (123 37) kg/h GASES QUENTES Redução massa/volume Higienização Otimização operacional REDUÇÃO: ~90 % LODO SECO (43 7) kg/h CINZAS (13 3) kg/h Fonte: POSSETTI et al. (2015) 27

28 TRATAMENTO TÉRMICO DE LODOS ENERGIA TRANSFERÊNCIA DE CALOR PISO RADIANTE SOLAR BIOGÁS LEITO DE HIGIENIZAÇÃO ALTERNATIVA PARA ETEs DE PEQUENO E MÉDIO PORTE 28

29 STHIL: SECAGEM DO LODO 0 dias / ~19% ST 3 dias / ~20% ST Fonte: WAGNER et al. (2015) 7 dias / ~48% ST 10 dias / ~88% ST 29

30 FERRAMENTAS: GESTÃO X DECISÃO 1) AFME 2) ACV Fonte: SHIRADO et al. (2015) 30

31 ANÁLISE DE CICLO DE VIDA Fonte: AMARAL et al. (2016) 31

32 MONITORAMENTO EM TEMPO REAL DO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA ETE PADILHA SUL (ONLINE): Fonte: POSSETTI et al. (2017) 32

33 DIRETRIZES + CAPACITAÇÃO NORMAS E GUIAS MISSÕES WORKSHOPS E TREINAMENTOS 33

34 DEMANDA DE CAPACITAÇÃO 691 profissionais do setor Grade curricular para formação de operadores de ETEs com aproveitamento energético de biogás BA 50 NA 35 PB 13 GO 28 DF 182 MS 2 RJ 32 SP 98 MG 51 Fonte: CARDOSO et al. (2017) PR 145 SC 20 RS 35 34

35 INCT ETEs SUSTENTÁVEIS: BIOGÁS 2 35

36 REFLEXÕES SOBRE AS CONDIÇÕES QUADRO AVANÇOS? Inexistência de modelos de negócios claros para o uso energético do biogás Mais de 10 regulações estabelecidas e linhas de crédito Falta de conhecimento do setor e de informações sobre as potencialidades de aproveitamento do biogás Mais de 20 trabalhos técnicos de referência Ausência de massa crítica qualificada e articulada pessoas capacitadas + associações (ABiogás, ABBM,...) Fonte: Adaptado de CARDOSO (2017) 36

37 O USO DE BIOGÁS DE ETEs NO BRASIL FOZ DO IGUAÇU - PR SÃO JOSÉ DOS PINHAIS - PR IBIRITÉ - MG BARUERI - SP BETIM - MG RIBEIRÃO PRETO - SP FEIRA DE SANTANA - BA MONTES CLAROS - MG ETE SUSTENTÁVEL... BELO HORIZONTE - MG 37

38 CONTINUAÇÃO NO PARANÁ... PROGRAMA PARANÁ BEM-TRATADO: ,00 38

39 CONSIDERAÇÕES FINAIS BIOGÁS EM ETES SUSTENTABILIDADE OPORTUNIDADES X DESAFIOS 39

40 OBRIGADO! Eng. Gustavo Rafael Collere Possetti, D.Sc

41 CETS - CENTRO DE TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS SANEPAR Curitiba-PR