Projeto PROBIOGÁS Iniciativas para o aproveitamento energético do biogás em ETEs. Hélinah Moreira

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2 Projeto PROBIOGÁS Iniciativas para o aproveitamento energético do biogás em ETEs Hélinah Moreira

3 Por que buscar a melhoria da eficiência energética em ETEs?

4 Setor de Saneamento - Brasil 1/3 do consumo de eletricidade do setor público (PNEF 2011), o que responde a 3% de todo consumo energético brasileiro (~12,4 TWh/ano) Eletricidade é o 2º componente dos custos das prestadoras de serviço (ca 40%) Gestão do lodo é um dos principais custos operacionais nas ETEs Crescente aumento do consumo energético no mundo, o esgotamento dos recursos fósseis Encarecimento da energia e a preocupação com as mudanças climáticas

5 Mudança de paradigmas no setor A otimização do uso da energia: vantagens energéticas e econômicas, melhoria considerável da eficiência de tratamento das ETEs(maior proteção das águas). Algumas ETEscom geração térmica/cogeração Novos projetos já levam em consideração o uso do biogás O consumo energético das estações de tratamento de esgoto depende da tecnologia adotada e do grau de depuração almejado, bem como das condições locais.

6 Biogás Vantagens ambientais: Mitigação de efeito estufa Aproveitamento de resíduos (sólidos e líquidos) Coprodução de biofertilizantes Vantagens energéticas: Fonte renovável Apto para geração distribuída ou centralizada Armazenável (horário de ponta) Versátil no uso (térmico/elétrico/veicular) 1Nm 3 de biogás (50% CH4) equivale a: 0,54 Nm3 Gás natural 0,63 L Diesel 0,61 L Gasolina 2,4 kwh de energia elétrica

7 Contexto na Alemanha

8 Alemanha nº 1 da Europa Produção primária de energia (ktep) Aterro Efluentes Agropecuária Fonte: : EurObserv ER 2012

9 Contexto na Alemanha ETEs recebem efluentes doméstico e industriais: sist. combinado Usam majoritariamente o tratamento aeróbio do esgoto Produzem biogás a partir da digestão anaeróbia do Lodo Fazem a co-fermentação para aumentar a produção de Biogás ETEs consomem ca de 4,2 TWh/ano ~ consumo de famílias de quatro pessoas

10 Eficiência Energética na Alemanha Tratamento de Esgoto consolidado Nova Visão: Indústria de Energia Geração energia: Biogás da digestão anaeróbia de Lodo Redução do consumo: Norma de EE análise e verificação energética ~ 50% do consumo de EE é autogeração Atual: 11,5 kwh/(hab ano)

11 ETEs com produção de biogás ETEs 90% Capacidade total de tratamento (ca.140 milhões hab eq.) ~1.200 ETEs... Destas 800 geram eletricidade ~ 1 TWh/a Quantidade Anzahl KA de ETEs Quantidade Gasanfall de biogás in em m³/a m3/a Fonte: DWA-Themenband Energiepotenziale der deutschen Wasserwirtschaft

12 Contexto no Brasil

13 Apenas 37,5% dos esgotos gerados no Brasil são tratados (SNIS, 2011). Meta de ampliar para 88% o tratamento de todo esgoto doméstico coletado até 2030 (PLANSAB, 2011). 35% das ETEs apoiadas pelos recursos do PAC (539) possuem reatores UASB/RALF (MCidades,2014) 64% são iniciadas por Trat. Primário anaeróbio (MCidades,2014)

14 Sistemas de Tratamento de Esgoto Sanitário Eficiências, requisitos de energia e custos Sistemade tratamento Adaptado de von Sperling(2001) valores base março 2014 Eficiência remoção DQO (%) Potencia Instalada (W/hab) Energia Consumida (kwh/hab.ano) Custo de Implantação (R$/hab) Custo de Oper. e Manutenção (R$/hab.ano) Lagoa aerada facultativa ,2-2, ,5-274,50 15,25-27,45 Lagoa aerada mistura completa + lagoa sedimentação ,8-2, ,5-274,50 15,25-27,45 Lagoa anaeróbia + L. facultativa + L de alta taxa < 0,3 < 2 152,5-274,50 15,25-27,45 Reator UASB ,50-152,50 7,63-10,68 UASB +lodos ativados ,8-3, ,50-335,50 21,35-36,60 UASB +biofiltro aerado submerso ,8-3, ,50-335,50 21,35-36,60 UASB +biofiltro aerado submerso ,25-213,50 10,68-16,78 UASB +filtro biológica percolador de alta carga ,00-274,50 15,25-22,88 UASB +flotação por ar difuso ,0-1, ,00-274,50 18,30-27,45 UASB +lagoas de polimento ,00-213,50 13,73-21,35 UASB +lagoas aerada facultativa ,3-0, ,00-274,50 15,25-27,45 UASB +lagoa aerada mist. completa + lagoa decantação ,5-0, ,00-274,50 15,25-27,45 Lodos ativados convencional ,5-4, ,50-61,00 Lodos ativados aeração prolongada ,5-5, ,50-366,00 30,50-61,00 Lodos ativados batelada (aeração prolongada) ,5-6, ,50-366,00 30,50-61,00 Lodos ativados convencional c/ remoção biológica de N ,2-4, ,50-518,50 30,50-67,10 Lodos ativados convenc. c/ remoção biológica de N/P ,2-4, ,50-579,50 30,50-76,25 Lodos ativados convencional + filtração terceária ,5-4, ,50-579,50 30,50-76,25

15 Consumo de energia por processo Demanda de energia em diferentes arranjos de tratamento de esgotos

16 Processo anaeróbio em ETE Quais os potenciais de produção de Biogás numa ETE? Afluente/matéria -prima (Carga Orgânica) Esgoto OU Lodo Sistema de biodigestão anaeróbio Reator UASB* OU Digestor de Lodo Biogás Material digerido Efluente tratado * Upflow Anaerobic Sludge Blanket

17 Motivação Reatores UASB Processo de tratamento largamente utilizado no Brasil Adaptação tecnológica queima em flares Digestores de Lodo Politica Nacional de Resíduos Sólidos estimula introdução de tecnologias de tratamento Redução do Custo de Disposição Final Aproveitamento do material digerido

18 Biogás de Esgoto Estações de tratamento de esgoto (ETE) produzem energia elétrica e térmica a partir do Biogás oriundo da digestão anaeróbia do Lodo. ETE Ribeirão Preto- São Paulo Entrada em Operação: Março de 2011 Potência Instalada: 1,5 MW habitantes Q= m³/dia 2KWK Ciclo Otto (752kwh cada) ETE Arrudas Minas Gerais Entrada em Operação: Juli 2011 Potência Instalada: 2,4 MW habitantes Q=2.115 l/s KWK com 12 Microturbinas (200kW cada) Auto-suficiênciaenergética 60% 70%

19 Condições Quadro no Brasil R$ 90 bi investimentos governamentais (PAC 1 e 2) em saneamento Regulação ANEEL 482/2012 -Netmetering Decretos estaduais para injeção de biometano na rede de gás natural ANP Movimentação para regulamentar biometano Chamada 14 - P&D estratégico ANEEL Leilões de energia reserva: 8 projetos de biogás Isenção de ICMS para tratamento e geração de energia a partir de biogás em SP Fundação de associações de biogás em 2013 (Abiogás e ABBM)

20 O que falta para termos ETEs autosuficientes no Brasil? Faltam base de dados e monitoramento Capacitação Visão pontual e apenas de saneamento Resistência dos operadores e responsáveis - Tratamos esgoto, não geramos energia. Falta de uma política clara que favoreça soluções eficientes Problemas com a entrega da energia excedente à concessionária de energia Tecnologias locais para garantia de conteúdo mínimo nacional

21 PROBIOGÁS Projeto de Cooperação entre o Ministério das Cidades (SNSA) e a Deutsche Gesellchaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) Objetivo: Ampliar o aproveitamento energético de biogás no Brasil em saneamento básico e iniciativas agropecuárias. Prazo de execução: Mio (GIZ) Mio (KfW crédito)

22 PROBIOGÁS Motivação para a Cooperação: Transferência de conhecimento e expertise alemã sobre o aproveitamento energético do biogás; Fomento ao desenvolvimento de tecnologia nacional; Formação de profissionais brasileiros especializados; Apoio técnico no desenvolvimento de plantas em instalações de tratamento de esgoto e resíduos.

23 A Cooperação Alemã Coordenação Política Cooperação Financeira Cooperação Técnica Presente em mais de 130 países Volume de negócios: 2,1 bilhões (2012) ca colaboradores Empresa Federal de utilidade pública

24 Ministério das Cidades Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental Promover um significativo avanço, no menor prazo possível, rumo à universalização do abastecimento de água potável, esgotamento sanitário, gestão de resíduos sólidos urbanos, além do adequado manejo das águas pluviais urbanas. PAC 2 Apoio / Financiamento de novas estações de tratamento de esgoto Apoio / Financiamento de novos aterros sanitários

25 Linhas de Atuação CAPACITAÇÃO PROJETOS DE REFERÊNCIA Condições Quadro Cooperação Científica Cadeia de valor Esgotos, Resíduos Sólidos Urbanos, Resíduos Agroindustriais

26 Condições Quadro Elaboração de publicações e material de divulgação; Ferramenta para apoio no cálculo de viabilidade econômica; Apoio ao desenvolvimento de guias, normas técnicas (energia e saneamento) Capacitação de entes estratégicos (ANEEL, Cetesb, ANP, FINEP, Ministérios) Seminários sobre licenciamento ambiental em plantas de biogás; Apoio técnico em editais (Ex. Chamada estratégica ANEEL) Realização de visitas técnicas

27 Cooperação científica inopa: Projetos voltados a demanda de mercado Apoio a estruturação de laboratórios e redes de pesquisa (Ex. Embrapa); Apoio a programas/projetos científicos Brasil - Alemanha;

28 Cadeia de Valor Estudo sobre o modelos de negócio para viabilizar o aproveitamento de biogás no Brasil; Estudo sobre o Panorama das Tecnologias existentes na EU; Apoio técnico e estratégico a projetos com efeitos multiplicadores (Esgotos, Resíduos Sólidos Urbanos e Agropecuários); Formação de multiplicadores para ensino profissionalizante (SENAI e IFs) Apoio a desenvolvimento de cursos de formação continuada (nível superior e técnico) Eventos de matchmaking para profissionais do setor.

29 Projeto de medição de biogás em ETEs OBJETIVO Entender o real potencial da produção de biogás nas ETEs brasileiras a partir de reatores UASB/RALF, visando estabelecer um banco de dados de parâmetros que influenciam a produção de biogás, sua vazão e concentração de metano. Período: 01/10/2013 a 11/11/2015 Agentes envolvidos: MCidades, GIZ, Rotária do Brasil, UFMG, 9 prestadoras de serviço de saneamento (CAESB,SABESP,SANEPAR,SEMAE,SANESUL,SAAE ITABIRA, AGUAS DE NITERÓI, COPASA,SANASA)

30 Reatores UASB/RALF Desafios Conhecer como se comporta a produção de biogás Melhorar a construção, operação e manutenção do reator; Adaptar a tecnologia para otimização da produção e captação Medições Previstas 12 meses Medição de vazão de Biogas (Höntzsch) Analisador de qualidade CH4,CO2,Os,H2S (Union Instruments) Medidor online de Concentração de DQO (Carbolyser espectrometria UV/VIS) Medidor de vazão de esgoto (Nivus)

31 Guias e Normas Técnicas Tradução de Normas Alemães, Elaboração e adaptação de Guias Técnicos. Tema Eficiência Energética DWA-A 216: Verificação e análise energética Metodologias para a otimização energética de Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) Tema Biogás DWA-M 363 Origem, condicionamento e aproveitamento de biogás. DWA M 212 Equipamentos e acessórios de sistemas de biogás em estações de tratamento de esgoto. DWA M 361 Tratamento de biogás.

32 Conclusão Importância de uma auto-avaliação energética da ETE, explorando o potencial energético disponível Necessária a criação de um banco de dados para se obter indicadores específicos levando em consideração o porte, tipo de tratamento e pós tratamento. Biogás como potencial fonte de geração de energia precisa ser quantificado e conhecido. Mudança de visão do Biogás e do Lodo: Subprodutos para Matéria prima para produção de energia.

33 Publicações e Eventos es.html

34 HélinahCardoso Moreira (21) (61) Obrigada!

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