Estimativa de geração de energia a partir do aproveitamento de biogás do lodo gerado nas estações de tratamento de esgotos do município de Porto Alegre

Abstract

O tratamento de esgoto, necessário para a preservação do meio ambiente, produz um resíduo sólido orgânico: o lodo de esgoto. A produção de lodo vem sofrendo significativo incremento decorrente da tendência de universalização da coleta e tratamento de esgotos no Brasil. Paralelamente, com o aumento da demanda por energia, a busca pela eficiência energética, a busca por fontes renováveis e pelo melhor aproveitamento dos recursos naturais ganhou força ao redor do mundo. Sabe-se ainda que o lodo pode ser tão ou mais impactante que o próprio esgoto. Porém, com a adoção de sistemas de gerenciamento eficazes, o lodo pode ser considerado um recurso com potencial energético, ao ser utilizado como substrato no processo de digestão anaeróbia. Neste processo, através da degradação biológica do lodo sob condições anaeróbias, é gerado biogás, que é composto principalmente por metano que, por sua vez, pode ser aproveitado para o uso energético. Em vista disso, no presente trabalho avaliam-se os benefícios econômicos e ambientais possibilitados pelo aproveitamento do biogás gerado a partir do lodo de Estações de Tratamento de Esgotos (ETE). Foi estimado o potencial de produção de biogás disponível em 7 (sete) ETE do município de Porto Alegre, no estado do Rio Grande do Sul. Para isso, calculou-se a capacidade de produção de lodo em cada uma destas estações, considerando as particularidades de cada sistema existente, para então estimar o potencial de geração de biogás e de gás metano. Também foi estimado o potencial energético do biogás e a respectiva economia com a geração desta energia. O conjunto de dados utilizados no estudo foram disponibilizados pelo Departamento Municipal de Água e Esgotos de Porto Alegre (DMAE-POA) e contempla o período de janeiro de 2017 a dezembro de 2021, correspondendo aos últimos 5 (cinco) anos completos de operação. Os resultados encontrados demonstram que a geração de eletricidade nas ETE a partir do biogás é uma alternativa atrativa do ponto de vista financeiro e ambiental, dado que a biodigestão atende aproximadamente 40% do consumo de energia das estações avaliadas. Desta maneira, a energia que é disponibilizada pelo aproveitamento do biogás é capaz de suprir parte da demanda do consumo de energia da estação.

Sewage treatment, necessary for the preservation of the environment, produces an organic solid waste: sewage sludge. Sludge production has been suffering a significant increase due to the trend of universalization of sewage collection and treatment in Brazil. At the same time, with the increasing demand for energy, the search for energy efficiency, renewable sources and the better use of natural resources has gained strength around the world. It is also known that the sludge can be as or more impactful than the sewage itself. However, with the adoption of effective management systems, the sludge can be considered a resource with energy potential when used as a substrate in the anaerobic digestion process. In this process, through the biological degradation of sludge under anaerobic conditions, biogas is generated, which is composed mainly of methane that, in turn, can be used for energy use. In view of this, in the present study, the economic and environmental benefits made possible by the use of biogas generated from sludge of Wastewater Treatment Plants (WWTP). The potential of biogas production available in 7 (seven) WWTP in the municipality of Porto Alegre, in the state of Rio Grande do Sul, was then estimated. For this, the sludge production capacity was calculated in each treatment plant, considering the particularities of each existing system, to then estimate the potential of biogas and methane gas generation. The energy potential of biogas and its profit from the generation of this energy were also estimated. The set of data used in the study were made available by the Municipal Department of Water and Sewage of Porto Alegre (DMAE-POA) and covers the period from January 2017 to December 2021, corresponding to the last 5 (five) full years of operation. The results found demonstrate that electricity generation in WWTP from biogas is an attractive alternative from a financial and environmental point of view, since biodigestion serves approximately 40% of the energy consumption of the stations evaluated. Thus, the energy that is made available by the use of biogas is able to supply part of the demand for the station’s energy consumption.