SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS - Geração de energia elétrica através do biogás de uma estação

8 CONCLUSÃO

8.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestão para trabalhos futuros, ou até mesmo continuação deste trabalho de conclusão de curso, podem ser realizados estudos para dimensionar o potencial de energia que seria gerado, se o lixo urbano, juntamente com o esgoto, fosse dimensionado para gerar biogás. Este estudo seria importante, pois o Brasil tem apenas uma unidade geradora de energia elétrica que utiliza o lixo paralelamente com o esgoto em biodigestores, sendo uma tecnologia que está em constante avanço, que pode solucionar alguns problemas ambientais, e fortalecer a segurança energética de sistemas de distribuição.

Outro estudo que poderia ser realizado, seria referente as manutenções necessárias nos equipamentos de geração, juntamente com a avaliação da vida útil das máquinas geradoras. Desta forma seria possível obter números mais precisos em relação a lucratividade do projeto.

9 REFERÊNCIAS

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APÊNDICE

Potencial de Biogás Possível de Ser Produzido Hoje

Inicialmente é necessário saber qual a eficiência do reator através da equação (6.1) e (6.2), obtida através das curvas de eficiência, que se originaram de reatores em funcionamento. Os calculas são descritos nas equações (0.1) e (0.2).

𝐸𝐷𝑄𝑂 = 100 ∗ (1 − 0,68 ∗ 9ℎ−0,35) = 68% (0.1)

𝐸_𝐷𝐵𝑂 = 100 ∗ (1 − 0,70 ∗ 9ℎ−0,50) = 76% (0.2)

A partir da eficiência esperada para o sistema, pode-se estimar a concentração de DQO e de DBO no afluente final, através da equação (6.3). Sendo que as concentrações de DQO e DBO podem ser descritas pelos cálculos (0.3) e (0.4).

𝑆_{𝑈𝐴𝑆𝐵−𝐷𝑄𝑂}= 460𝑚𝑔/𝐿 −68% ∗ 460𝑚𝑔/𝐿 100 = 147.2 𝑚𝑔𝐷𝑄𝑂/𝐿 (0.3) 𝑆_{𝑈𝐴𝑆𝐵−𝐷𝐵𝑂} = 232𝑚𝑔/𝐿 −76% ∗ 232𝑚𝑔/𝐿 100 = 55.68 𝑚𝑔𝐷𝐵𝑂/𝐿 (0.4)

Ao obter todas as informações necessárias é possível realizar a determinação da parcela de DQO convertida em gás metano, que pode ser feita através da equação (6.4). Sendo que o resultado é demonstrado no cálculo (0.5), considerando-se um coeficiente de produção de sólidos no sistema de 0,21 kgDQOlodo/kgDQOapl.

𝐷𝑄𝑂_𝐶𝐻₄ = 1296 ∗ (0,460 − 0,147) − 0,21 ∗ 1296 ∗ 0,147

= 365,64 kgDQO𝐶𝐻4/d (0.5)

A conversão de massa de metano (KgDQOCH4 /d) em produção volumétrica

(m3CH4/d) pode ser feita através da equação (6.5), sendo demonstrado no cálculo

(0.6). Porém, primeiramente é necessário encontrar o fator de correção para a temperatura operacional do reator (KgDQO/m3), obtido através da equação (6.6), podendo ser demonstrado pelo cálculo(0.7).

𝑄𝐶𝐻4= 𝐷𝑄𝑂_𝐶𝐻₄ 𝑓(𝑇) = 365,64 kgDQO𝐶𝐻4/d 2,66 𝐾𝑔𝐷𝑄𝑂/𝑚3 = 137 𝑚 3_/𝑑 (0.6) 𝑓(𝑇) = 1𝑎𝑡𝑚 ∗ 64𝑔𝐷𝑄𝑂/𝑚𝑜𝑙 0,08206 𝑎𝑡𝑚. 𝐿/𝑚𝑜𝑙. 𝐾 ∗ (273 + 20℃) = 2,66 𝐾𝑔𝐷𝑄𝑂/𝑚 3 (0.7)

Após obter a produção volumétrica de metano é possível estimar a produção total de biogás, a partir do teor esperado de metano, que pode ser calculado através da equação (6.7), sendo descrito pelo cálculo (0.8). Para o caso do tratamento de esgotos domésticos, os teores de metano no biogás são geralmente da ordem de 70 a 80%, para fins de cálculo foi utilizado 75%.

𝑄𝑏𝑖𝑜𝑔á𝑠 = 𝑄_𝐶𝐻4 𝐶_𝐶𝐻4 = 137 𝑚3/𝑑 0,75 = 182,66 𝑚 3_/𝑑 (0.8)

Inicialmente é necessário saber qual a eficiência do reator através da equação (6.1) e (6.2), obtida através das curvas de eficiência, que se originaram de reatores em funcionamento. Os cálculos são descritos nas equações (0.9) e (0.10).

𝐸𝐷𝑄𝑂 = 100 ∗ (1 − 0,68 ∗ 9−0,35) = 68% (0.9)

𝐸_𝐷𝐵𝑂 = 100 ∗ (1 − 0,70 ∗ 9−0,50) = 76% (0.10)

𝑆𝑈𝐴𝑆𝐵−𝐷𝑄𝑂= 460 − 68 ∗ 460 100 = 147.2 𝑚𝑔𝐷𝑄𝑂/𝐿 (0.11) 𝑆_{𝑈𝐴𝑆𝐵−𝐷𝐵𝑂} = 232 −76 ∗ 232 100 = 55.68 𝑚𝑔𝐷𝐵𝑂/𝐿 (0.12)

Ao obter todas as informações necessárias é possível realizar a determinação da parcela de DQO convertida em gás metano, que pode ser feita através da equação (6.4). Sendo que o resultado é demonstrado no cálculo (0.13), considerando-se um coeficiente de produção de sólidos no sistema de 0,21 kgDQOlodo/kgDQOapl.

𝐷𝑄𝑂_𝐶𝐻₄ = 15292,8 ∗ (0,460 − 0,147) − 0,21 ∗ 15292,8 ∗ 0,147 = 4.314,55 kgDQO𝐶𝐻4/d

A conversão de massa de metano (KgDQOCH4 /d) em produção volumétrica

(m3CH4/d) pode ser feita através da equação (6.5), sendo demonstrado no cálculo

(0.14). Porém, primeiramente é necessário encontrar o fator de correção para a temperatura operacional do reator (KgDQO/m3), obtido através da equação (6.6), podendo ser demonstrado pelo cálculo (0.15).

𝑄𝐶𝐻4 = 𝐷𝑄𝑂_𝐶𝐻4 𝑓(𝑇) = 4.314,55 kgDQO𝐶𝐻4/d 2,66 𝐾𝑔𝐷𝑄𝑂/𝑚3 = 1.622,01 𝑚3/𝑑 (0.14) 𝑓(𝑇) = 1𝑎𝑡𝑚 ∗ 64𝑔𝐷𝑄𝑂/𝑚𝑜𝑙 0,08206 𝑎𝑡𝑚. 𝐿/𝑚𝑜𝑙. 𝐾 ∗ (273 + 20℃) = 2,66 𝐾𝑔𝐷𝑄𝑂/𝑚 3 (0.15)

Após obter a produção volumétrica de metano é possível estimar a produção total de biogás, a partir do teor esperado de metano, que pode ser calculado através da equação (6.7), sendo descrito pelo cálculo (0.16). Para o caso do tratamento de esgotos domésticos, os teores de metano no biogás são geralmente da ordem de 70 a 80%, para fins de cálculo foi utilizado 75%.

𝑄_{𝑏𝑖𝑜𝑔á𝑠}= 𝑄𝐶𝐻4 𝐶𝐶𝐻4 = 1.622,01 𝑚 3_/𝑑 0,75 = 2.162,68 𝑚 3_/𝑑 (0.16)

Estimativa do Potencial de Produção de Energia em 2030

𝑃𝐸 =2162,68 𝑚3 𝑑𝑖𝑎∗ 6375 𝐾𝑐𝑎𝑙 𝑚3 ∗ 0,3 ∗ 4,1868 𝐾𝐽 𝐾𝑐𝑎𝑙 86400 𝑠/𝑑𝑖𝑎 = 200,43 𝐾𝐽 𝑠 = 200,43 𝑘𝑊 (0.17)

No documento Geração de energia elétrica através do biogás de uma estação de tratamento de esgoto sanitário – estudo de caso (páginas 64-73)