Análise do aproveitamento energético do biogás produzido numa estação de tratamento de esgoto

Abstract

No presente trabalho avalia-se uma opção para o aproveitamento energético do biogás gerado numa estação de tratamento de esgoto urbano, com capacidade de tratar os rejeitos provenientes de uma cidade de 1.000.000 de habitantes, através da instalação de um sistema de cogeração de energia, usando tecnologias baseadas em um conjunto turbina a gás e turbina a vapor (Caso 1) ou motor a gás e turbina a vapor (Caso 2), para produção de eletricidade para consumo próprio e de vapor para secagem do lodo. São realizadas análises termodinâmicas e termoeconômicas das duas plantas de cogeração propostas definindo-se índices de desempenho, como eficiências, custos unitários de produção eletricidade, calor e lodo seco, em função dos equipamentos utilizados e custos envolvidos com a implantação, operação e manutenção. Por fim, são realizadas análises econômicas das plantas propostas para verificação da viabilidade da implantação, levando-se em conta as receitas obtidas com a comercialização de créditos de carbono e de lodo como biofertilizante, bem como a diferença de custo entre a eletricidade gerada e a atualmente comprada. Dos indicadores estabelecidos e dos resultados obtidos, pode-se concluir que o primeiro caso parece significativamente mais atrativo do que o segundo.

In the present work an option for the deployment of biogas energy generated at a urban sewage treatment plant with capacity to process the effluents from a city of 1,000,000 inhabitants is studied, considering the installation of a cogeneration power system, using technologies based on a gas turbine and steam turbine set (Case 1) or a gas IC engine and steam turbine set (Case 2), for production of electricity for own consumption as well as steam for drying the sewage residual sludge. Thermoeconomic and thermodynamic analysis are performed for both cogeneration plants proposed, setting up performance indicators, such as efficiencies, unitary costs for production of electricity, heat and dry mud, depending on the equipment and costs involved with the deployment, operation and maintenance. Finally, an economic analysis of the plants proposed is developed for verifying the feasibility of implementation, taking into account the proceeds from the sales of carbon credits and mud as biofertilizer as well as the difference between the costs of electricity generated and currently purchased. From the settings established and results obtained, it can be concluded that the first case seems to be significantly more attractive than the second.