Avaliação do potencial de geração de energia elétrica a partir de biogás produzido na estação de tratamento de esgoto (ETE) Santa Luzia (Criciúma/SC)

Abstract

A presente pesquisa teve como objetivo geral avaliar o potencial de geração de energia elétrica a partir de biogás produzido na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Santa Luzia (Criciúma/SC), com vistas a subsidiar futuros projetos de aproveitamento dessa energia na ETE e amenizar os impactos ambientais de esgotos sanitários. Para tanto, foram obtidos os dados das análises de parâmetros físico-químicos do afluente e do efluente da ETE e de seu consumo de energia elétrica no período de 2016 e 2017. A partir desses dados, foram realizados os cálculos da estimativa de geração de biogás e de conversão de energia elétrica, bem como da emissão atmosférica de dióxido de carbono (CO2). Por fim, foram realizados os cálculos de estimativa do capital a ser investido e do Tempo de Retorno de Capital (Payback). Os resultados permitem demonstrar que o processo de biodigestão anaeróbica nos reatores da ETE se desenvolvem em pHs próximos da neutralidade (afluente = 6,68 ± 0,26; efluente = 7,05 ± 0,11) e em temperaturas mesofílicas (24,2 ± 2,4 °C). A eficiência de remoção de DQO dos reatores assumiu o valor de 49%. A produção estimada de metano (CH4) e de biogás foi mais pronunciada nos meses março (19%), julho (16%) e setembro (14%). A geração total estimada de energia elétrica foi de 788.975 kWh, cujo valor é capaz de suprir em 95% o consumo de energia elétrica da ETE, gerando uma economia anual de R$ 145.960,44. O aproveitamento do biogás poderia reduzir em 93,5% as emissões totais de CO2 no período considerado. A estimativa do capital total a ser investido foi R$ 216.814,32 e o Tempo de Retorno do Capital foi estimado em 21 meses. A partir dos resultados obtidos, se pode concluir que o uso do biogás para a geração de energia elétrica na ETE Santa Luzia se mostra promissor, sendo capaz de reduzir os seus custos operacionais e amenizar os impactos ambientais provocados por esgotos sanitários, contribuindo para o fomento à utilização de fontes energéticas renováveis.

Abstract: This research aimed to evaluate the potential of electric energy generation from biogas produced at Santa Luzia Wastewater Treatment Plant (WWTP) in Criciúma - SC, in order to support future projects on the use of this energy at WWTP and mitigate environmental impacts of sanitary sewage. For that, the data of the physical-chemical parameters analysis of affluent and effluent were obtained along with WWTP and its electricity consumption in the period of 2016 and 2017. With these data, estimated calculus of biogas generation and energy conversion, as well as the carbon dioxide (CO2) atmospheric emission were done. Finally, calculations were made to estimate the capital to be invested and the payback. The results allow to demonstrate that the anaerobic biodigestion process in the WWTP reactors develop at pHs close to neutrality (affluent = 6.68 ± 0.26, effluent = 7.05 ± 0.11) and at mesophilic temperatures (24.2 ± 2.4 ° C). The COD removal efficiency of the reactors took the value of 49%. The estimated production of methane (CH4) and biogas was more pronounced in the months of March (19%), July (16%) and September (14%). The estimated total electricity generation was 788.975 kWh, the value of which is capable of supplying 95% the energy consumption of WWTP, generating annual savings of R$ 145.960,44. The use of biogas can reduce 93,5% of the total CO2 emissions during that period. The estimated total capital to be invested was R$ 216.814,32 and the payback was estimated in 21 months. From the results obtained, it can be concluded that the use of biogas for generating electricity at Santa Luzia WWTP shows promise, being able to reduce its operating costs and mitigate environmental impacts caused by sanitary sewage, contributing to the development use of renewable energy sources.