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Título: Potencial de recuperação energética do biogás gerado em aterros sanitários de pequeno e médio porte na região Oeste do Paraná
Título(s) alternativo(s): Energy recovery potential of biogas generated in small and medium size landfills in the West region of Paraná
Autor(es): Pereira, Larissa Maria Silveira
Orientador(es): Edwiges, Thiago
Palavras-chave: Resíduos agrícolas
Energia - Fontes alternativas
Biocombustíveis
Agricultural wastes
Renewable energy sources
Biomass energy
Data do documento: 19-Jun-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Medianeira
Citação: PEREIRA, Larissa Maria Silveira. Potencial de recuperação energética do biogás gerado em aterros sanitários de pequeno e médio porte na região Oeste do Paraná. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2023.
Resumo: O gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos (RSU) tem se tornado uma tarefa desafiadora para os municípios devido ao crescimento exponencial da população e desenvolvimento da economia. No Brasil, a disposição final em aterros sanitários é habitualmente aplicada, gerando poluentes gasosos e líquidos pela degradação da fração orgânica dos RSU. Por outro lado, essa fração orgânica representa uma biomassa com potencial de aproveitamento energético através da produção de biogás gerado pela degradação da matéria orgânica em aterros. Com isso, este estudo buscou realizar diferentes cenários com municípios a uma distância de até 70 km de Medianeira – PR (local sede) a fim de avaliar o potencial teórico de biogás e a viabilidade da implantação de um projeto de recuperação energética. A metodologia é baseada em cálculos para projeção de crescimento populacional e de RSU e utilização do software LandGEM desenvolvido pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (U.S Environmental Protection Agency’s-EPA) para estimar o potencial teórico do biogás durante a vida útil de 20 anos do aterro sanitário. Além disso, foram realizados cálculos para conversão do gás em energia e para estimar o recurso financeiro do projeto. O cenário 1, composto apenas por Medianeira, obteve produção máxima de 2.818.489 m3 de biogás em 2043, ano seguinte ao encerramento das atividades do aterro sanitário. Já o cenário 2, composto por Medianeira e municípios à uma distância de 20 km do local sede da pesquisa, obteve 5.973.239 m3 de biogás no mesmo ano. Quanto ao cenário 3 e 4, formados por municípios a distâncias de 40 e 70 km, respectivamente, apresentaram volume máximo de 9.494.077 e 12.174.222 m3 de biogás na mesma ordem. O volume acumulado de CH4 no cenário 1 correspondeu a 1.409.245 m3, enquanto o cenário 2 obteve 2.687.958 m3 de CH4. Já o cenário 3 e 4 apresentaram volume máximo acumulado de metano de 4.272.335 e 5.478.400 m3. Quanto à energia gerada, o cenário 1 possui potencial de bastecer 252 habitantes no ano de produção máxima, o que equivale a 2.322 MWh e gera recurso financeiro máximo de R$ 1,5 mi. O cenário 2 abastece até 6.203 habitantes com 4.429 MWh, o que corresponde a um recurso financeiro de R$ 3,2 mi. Já o cenário 3 atinge potencial energético de 7.039 MWh e abastece até 9.859 habitantes, além de corresponder a R$ 5,1 mi de recurso financeiro. O quarto e último cenário com potencial energético de 9.027 MWh abastece até 12.642 habitantes e possui recurso financeiro correspondente a R$ 6,7 mi. Com isso, conclui-se que o cenário 2 se faz o mais viável economicamente, pois gera retorno energético duas vezes mais que o município de Medianeira – PR incluindo cidades que estão mais próximas do local sede. Por fim, estudos de viabilidade técnica, economia e ambiental (EVTEA) poderão ser realizados com o intuito de prever os custos e os benefícios da implantação de um sistema de captação de gás em um aterro compartilhado com base no cenário 2.
Abstract: The management of municipal solid waste (MSW) has become a challenging task for municipalities due to exponential population growth and economic development. In Brazil, the final disposal in landfills is usually applied, generating gaseous and liquid pollutants by the degradation of the organic fraction of MSW. On the other hand, this organic fraction represents a biomass with potential for energy use through the production of biogas generated by the degradation of organic matter in landfills. With this, this study aimed to realize different scenarios with municipalities at a distance of up to 70 km from Medianeira - PR (host site) in order to evaluate the theoretical potential of biogas and the feasibility of implementing an energy recovery project. The methodology is based on calculations for projection of population growth and MSW and use of the LandGEM software developed by the U.S. Environmental Protection Agency's (EPA) to estimate the theoretical potential of biogas during the 20 year lifetime of the landfill. In addition, calculations were performed to convert the gas to energy and to estimate the financial resource of the project. Scenario 1, composed only of Medianeira, obtained a maximum production of 2,818,489 m3 of biogas in 2043, the year following the closure of the landfill. Scenario 2, on the other hand, composed of Medianeira and municipalities at a distance of 20 km from the research site, obtained 5,973,239 m3 of biogas in the same year. As for scenario 3 and 4, formed by municipalities at distances of 40 and 70 km, respectively, they presented a maximum volume of 9,494,077 and 12,174,222 m3 of biogas in the same order. The accumulated volume of CH4 in scenario 1 was 1,409,245 m3, while scenario 2 had 2,687,958 m3 of CH4. Scenarios 3 and 4 had maximum methane accumulated volumes of 4,272,335 and 5,478,400 m3. As for the energy generated, scenario 1 has the potential to supply 252 inhabitants in the year of maximum production, which is equivalent to 2.322 MWh and generates a maximum financial resource of R$ 1,5 mi. Scenario 2 supplies up to 6,203 inhabitants with 4,429 MWh, which corresponds to a financial resource of R$ 3.2 mi. Scenario 3 reaches an energy potential of 7,039 MWh and supplies up to 9,859 inhabitants, corresponding to a financial resource of R$ 5.1 million. The fourth and last scenario with an energy potential of 9,027 MWh supplies up to 12,642 inhabitants and has a financial resource of R$ 6.7 million. Thus, it is concluded that the scenario 2 is the most economically feasible, because it generates energy return twice as much as the city of Medianeira- PR including cities that are closer to the headquarters location. Finally, technical, economic and environmental feasibility studies (EVTEA) can be conducted in order to predict the costs and benefits of implementing a gas capture system in a shared landfill based on scenario 2.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32494
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