Geração de energia elétrica a partir de biogás produzido em estações de tratamento de esgoto
Diagnosis of the National Sanitation Information System (SNIS), referring to 2017, indicates that only 46% of the sewage generated is treated. In order to reverse this situation, Brazil committed itself to the United Nations Summit on Sustainable Development by 2030 to “make access to adequate and f...
| Autor principal: | Scheuer, Alex |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/18590 |
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riut-1-185902020-11-23T11:41:49Z Geração de energia elétrica a partir de biogás produzido em estações de tratamento de esgoto Electricity generation from biogas produced in sewage treatment plants Scheuer, Alex Costa, Bill Joge Costa, Bill Jorge Rodrigues, Marcelo Salata, Carlos Henrique Karam Biogás Esgoto - Tratamento Energia elétrica Geração distribuida de energia elétrica Biogas Sewerage - Treatment Electric power Distributed generation of electric power CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::GERACAO DA ENERGIA ELETRICA Diagnosis of the National Sanitation Information System (SNIS), referring to 2017, indicates that only 46% of the sewage generated is treated. In order to reverse this situation, Brazil committed itself to the United Nations Summit on Sustainable Development by 2030 to “make access to adequate and fair sanitation and hygiene for all”. A study by the National Water Agency (ANA) estimates that it will need R$ 149.5 billion to universalize the collection and treatment of sewage by 2035. Considering that there will be an increase in investment in basic sanitation trying to fulfill the commitments assumed, there is the need to improve the sewage treatment processes adopted, making them more efficient, sustainable and economically practical. It is in this context that the use of biogas can bring great contribution, since the electric energy generated can be used internally in the processes of sewage treatment and exported to the grid. This work investigates the technological routes generating electric energy with the biogas from treating sanitary sewage. Using the electric energy produced, it is expected to lower or cut the use of an external source of electric energy, making the sewage treatment process more sustainable and energy-efficient. From a literature review on the subject, with emphasis on theoretical information and experimental data obtained in other research papers, it was observed that there is a significant improvement in the viability of the projects when the electrical generation is associated with the thermal use of exhaust gases. For energy conversion, the most widely used equipment is internal combustion engines, given their better electrical efficiency, lower acquisition costs and operational simplicity. The main preliminary biogas treatments refer to the removal of moisture and contaminants such as hydrogen sulfide and siloxanes. These treatments have high costs that must be carefully considered in the feasibility studies. The scenario that presented the best feasibility was the application of UASB reactors followed by conventional activated sludge with electric and thermal biogas utilization (cogeneration), with expected return on investments for the benefited populations close to 100,000 inhabitants. The main environmental gains in the biogas energy use refer to the reduction of methane emissions and the reduction of the volume of sludge landfilled through drying in cogeneration arrangements. Diagnóstico do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), referente a 2017, indica que apenas 46% do esgoto gerado no país é tratado. Buscando reverter este quadro, o Brasil assumiu compromisso com a Cúpula das Nações Unidas sobre o Desenvolvimento Sustentável de até 2030 “alcançar o acesso ao saneamento e a higiene adequado e equitativos para todos”. Estudo da Agência Nacional de Águas (ANA) estima que serão necessários R$ 149,5 bilhões para universalizar a coleta e tratamento de esgoto até 2035. Considerando-se que haverá aumento do investimento em saneamento básico na tentativa de cumprir os compromissos assumidos, há a necessidade de se aprimorar os processos de tratamento de esgoto adotados, tornando-os mais eficientes, sustentáveis e viáveis economicamente. É neste contexto este trabalho investiga as rotas tecnológicas envolvidas na geração de energia elétrica a partir do biogás gerado no tratamento de esgoto sanitário. O aproveitamento do biogás pode trazer grande contribuição, visto que a energia elétrica gerada pode ser utilizada internamente nos processos de tratamento de esgoto e, eventualmente, exportada para rede elétrica. A partir de revisão bibliográfica sobre o tema, com ênfase em informações teóricas e dados experimentais obtidos em outros trabalhos de pesquisa, observou-se que há uma melhora significativa na viabilidade dos empreendimentos quando se associa à geração elétrica o aproveitamento térmico dos gases de exaustão. Para conversão de energia, os equipamentos mais amplamente utilizados são os motores de combustão interna, dado sua melhor eficiência elétrica, menores custos de aquisição e simplicidade operacional. Os principais tratamentos preliminares do biogás referem-se à remoção de umidade e contaminantes, tais como sulfeto de hidrogênio e siloxanos. Estes tratamentos possuem custos elevados que dever ser criteriosamente considerados nos estudos de viabilidade. O cenário que apresentou melhor viabilidade foi a aplicação de reatores UASB seguidos de lodos ativados convencional com aproveitamento elétrico e térmico do biogás (cogeração), com expectativa de retorno dos investimentos para populações atendidas próximas a 100.000 habitantes. Os principais ganhos ambientais no aproveitamento energético do biogás referem-se à redução de emissões de metano e na redução do volume de lodo a ser disposto em aterros sanitários por meio da secagem nos arranjos com cogeração. 2020-11-23T11:41:49Z 2020-11-23T11:41:49Z 2019-10-15 specializationThesis SCHEUER, Alex. Geração de energia elétrica a partir de biogás produzido em estações de tratamento de esgoto. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Energias Renováveis) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/18590 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Especialização em Energias Renováveis UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Diagnosis of the National Sanitation Information System (SNIS), referring to 2017, indicates that only 46% of the sewage generated is treated. In order to reverse this situation, Brazil committed itself to the United Nations Summit on Sustainable Development by 2030 to “make access to adequate and fair sanitation and hygiene for all”. A study by the National Water Agency (ANA) estimates that it will need R$ 149.5 billion to universalize the collection and treatment of sewage by 2035. Considering that there will be an increase in investment in basic sanitation trying to fulfill the commitments assumed, there is the need to improve the sewage treatment processes adopted, making them more efficient, sustainable and economically practical. It is in this context that the use of biogas can bring great contribution, since the electric energy generated can be used internally in the processes of sewage treatment and exported to the grid. This work investigates the technological routes generating electric energy with the biogas from treating sanitary sewage. Using the electric energy produced, it is expected to lower or cut the use of an external source of electric energy, making the sewage treatment process more sustainable and energy-efficient. From a literature review on the subject, with emphasis on theoretical information and experimental data obtained in other research papers, it was observed that there is a significant improvement in the viability of the projects when the electrical generation is associated with the thermal use of exhaust gases. For energy conversion, the most widely used equipment is internal combustion engines, given their better electrical efficiency, lower acquisition costs and operational simplicity. The main preliminary biogas treatments refer to the removal of moisture and contaminants such as hydrogen sulfide and siloxanes. These treatments have high costs that must be carefully considered in the feasibility studies. The scenario that presented the best feasibility was the application of UASB reactors followed by conventional activated sludge with electric and thermal biogas utilization (cogeneration), with expected return on investments for the benefited populations close to 100,000 inhabitants. The main environmental gains in the biogas energy use refer to the reduction of methane emissions and the reduction of the volume of sludge landfilled through drying in cogeneration arrangements. |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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2020 |
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SCHEUER, Alex. Geração de energia elétrica a partir de biogás produzido em estações de tratamento de esgoto. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Energias Renováveis) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. |
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