ETEs sustentáveis os desafios e as perspectivas da valorização de subprodutos e sua viabilidade financeira

(1)

Prof. Cesar Mota

Professor da Universidade Federal de Minas Gerais

Subcoordenador do INCT ETEs Sustentáveis

ETEs sustentáveis – os desafios e as

perspectivas da valorização de subprodutos e

sua viabilidade financeira

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Contextualização

86% de cobertura de

rede de esgotamento

sanitário na área

urbana

20% da população têm

acesso a algum tipo de

instalação sanitária

18 milhões de

pessoas ainda

praticam defecação a

céu aberto

(2,9 % da população

total)

América Latina e Caribe: cenário atual do esgotamento sanitário

Mortalidade infantil: ~ 47

(3)

Contextualização

43%

12%

18%

27%

Esgoto coletado e tratado Soluções individuais Esgoto coletado e não tratado Esgoto não coletado e não tratado

Número de ETEs: 2.768

Parcela da população, por região, com

esgotamento sanitário adequado

Cenário atual do esgotamento sanitário no Brasil

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Brasil: ETEs do presente

• ETEs convencionais:



Projeto baseado quase exclusivamente em legislações ambientais

• Efluente para cursos d’água • Biogás simplesmente queimado

• Queimadores ineficientes

• Emissões odorantes e de metano • Perda potencial energético



Ausência da percepção de retorno financeiro com a ETE: paga-se pela disposição

final do lodo, o biogás é desperdiçado (queimado) e o líquido tratado é disposto

em um curso d’água, muitas vezes agregando um residual indesejado de

poluentes/contaminantes



Se bem projetadas, construídas e operadas: elevadas eficiências de remoção

(MO, nutrientes e patógenos), cumprindo papel primordial no controle da

poluição da água

(5)

Brasil: ETEs do presente

Projeto do sistema de

coleta, interceptação e

bombeamento muitas

vezes independente do

projeto de tratamento

Elevatórias

profundas

Tecnologia de

tratamento muitas

vezes não

apropriada à

realidade local

ETEs concebidas e projetadas

em locais inadequados

TP inadequados

Projetos de EE não

compatíveis com os

critérios de

dimensionamento

hidráulico dos reatores

biológicos

Calhas coletoras de

efluente desniveladas

Dificuldade no

gerenciamento de

lodo e escuma

Recebimento de outros

efluentes e resíduos na

ETE

Projetos de

sistemas de

desidratação

inadequados

Corrosão em

estruturas de

concreto e de

aço

Vazamentos

de gás

Emissão de

_gases

odorantes

Queimadores

_{de gás}

ineficientes

Emissão de GEE

Problemas de projeto, construção, operação e gestão vivenciados em várias

ETEs brasileiras

(6)

Brasil: ETEs do presente

Situação no Brasil:

• Alguns poucos esforços, mas ainda bastante incipientes

-Quando realizados: maneira desarticulada, abordam apenas algumas das

possibilidades

Subprodutos do tratamento do esgoto:

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Potencial para recuperação de recursos em ETEs no Brasil

• Água: 99,9%

• Solidos: 0,1% - matéria orgânica (carboidratos,

proteínas, lipídios)

 Matéria orgânica –

Energia química

 Nutrientes: Nitrogênio, Fósforo, Enxofre

Degradação anaeróbia

MO + Microrganismos



[CO

₂

+ CH

₄

] + Produção celular (lodo) + [N, P, S]

Energia

Nutrientes

Água

Sólidos

Composição do esgoto:

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Potencial para recuperação de recursos em ETEs no Brasil

- Tecnologias anaeróbias em ETEs: têm sido amplamente

adotadas nas últimas décadas, sendo os reatores UASB

considerados uma tecnologia consolidada na América Latina

No entanto, ainda existem

limitações e restrições !!!

BA Estado Vazão de esgoto tratado (m³/s) População atendida DF 3,3 1.847.850 MG 11,8 6.532.306 SP 6,8 3.284.438 SC 1,5 780.559 RJ 1,7 447.327 ES 0,6 307.343 PR 12,4 6.894.283 A 2,9 1.600.659 Reatores UASB

(9)

Potencial para recuperação de recursos em ETEs no Brasil

Universo amostral: 1.439 ETEs

(9 estados+ Distrito Federal)

 + 600 reatores UASB

 Sistema mais utilizado no Brasil

 Em pequena e grande escala

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ETEs do futuro – Perspectivas para o Brasil

O que é necessário

Buscar conhecimento científico e tecnológico para lidar

com a grande quantidade e variedade de problemas

relacionados ao tratamento de águas residuárias no Brasil,

particularmente no desenvolvimento de sistemas mais

sustentáveis que permitam a reutilização de efluentes

tratados, geração de energia a partir do biogás e

recuperação e uso de subprodutos sólidos

(11)

ETEs de pequeno porte – Perspectivas para o Brasil

Reuso de água Recuperação de nutrientes Aproveitamento energético

(12)

ETEs de pequeno porte – Perspectivas para o Brasil

(13)

ETEs de pequeno porte – Perspectivas para o Brasil

(14)

ETEs de pequeno porte – Perspectivas para o Brasil

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ETEs de pequeno porte – Potencial para recuperação de recursos

• Uso direto do biogás para aquecimento de água ou gás de cozinha

EP <10.000 hab (6,3 milhões de habitantes, 2.445 cidades)

Efluente + lodo 1.500 ha.ano-1

Lodo higienizado 6.400 t N. ano-1

Gás de cozinha

Geração de vapor ou de água quente

caldeira Biogás Efluente Filtro Biológico Percolador (espuma) Lodo Reator UASB Biossólidos Tratamento Preliminar Leito de secagem Higienizador de lodo Cultivo

Recuperação de energia térmica _MW.d-1 ENERGIA 1000 CASAS/ MÊS

Fertirrigação

Efluente líquido: 8.500 t N.ano-1

(16)

ETEs de pequeno porte – Perspectivas para o Brasil

Novo conceito:

ETE parque

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ETEs de grande porte – Perspectivas para o Brasil

Recuperação de nutrientes Aproveitamento energético _{Reuso de} água

(18)

ETEs de grande porte – Perspectivas para o Brasil

(19)

ETEs de grande porte – Perspectivas para o Brasil

(20)

ETEs de grande porte – Perspectivas para o Brasil

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Cultivo (40,4 Mha)

EP: > 100,000 hab. (56,9 milhões de habitantes, 309 cidades)

• Uso de biogás para co-geração de calor e eletricidade

Efluente + lodo 13.600 ha.ano-1 Redução de 3.100 tCO2.ano-1 Escuma Tratamento Preliminar Reator UASB Filtro Biológico Percolador (espuma) Sistema de oxidação biológica de sulfeto Efluente Biogás Energia disponível Aterro Secador Combustível Energia disponível Biodigestor Biogás Centrífuga Geração de energia Eletricidade Lodo higienizado 58.100 t N.ano-1 Controle de odor

Recuperação de energia térmica _{16% Redução em}

transporte de lodo

Fertirrigação

Efluente líquido 77.500 t N.ano-1

Lodo _Enxofre:_{Enxofre elementar}

8.300 t.ano-1

ETEs de grande porte – Potencial para recuperação de recursos

Escuma: 9 MWh.d-1

(22)

ETEs de grande porte – Perspectivas para o Brasil

Reuso de água Energia térmica Energia

elétrica _{Ex: estruvita}Fertilizantes

ETEs com aproveitamento de água, recuperação de nutrientes e geração de energia

Os produtos gerados podem ser utilizados em diversos setores:

Novo conceito:

ETE indústria

(23)

Experiências internacionais

Esgoto

doméstico

Reúso de

água

ETE

Recuperação

de energia

Recuperação de

subprodutos

• Aumentar a eficiência do processo de

tratamento

• Recuperação de:

• Água

• Energia

• Recursos

Aspectos importantes:

•Reduzir custos do processo, gastos

energéticos e emissões de GEE

•Melhorar a qualidade do efluente final

(24)

Experiências internacionais

Aproveitamento dos sólidos retidos no TP

•Podem ser utilizados como substrato para geração de

energia devido ao elevado teor de celulose

Aproveitamento de óleos e graxas

Recuperação de metano dissolvido

•Pode aumentar em até 40% a produção

de energia em sistemas anaeróbios

•Reduz a emissão de GEE

Energia solar

Alga (recurso renovável) Extração de óleo Resíduo de proteína Produtos de

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Experiências internacionais

Recuperação de nutrientes

Membrana de contato

Membranas hidrofóbicas

para separação de amônia

usando solução ácida

(contracorrente)

Amônia 25%

Controle pH Exaustão Ar Afluente Eflluente Sulfato de amônia

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Experiências internacionais

Recuperação de nutrientes

Mg2+_{+ NH} 4+ + PO43- + 6H2O↔ MgNH4PO4·6H2O

Biomineralização

Fonte de energia

Estruvita

(27)

Como o INCT ETEs Sustentáveis pretende

contribuir para o futuro do tratamento de

(28)

(29)

O que é um INCT?

1 Saneamento

64 Exatas

224 INCTs no

Brasil

Financiamento

(30)

Objetivo do INCT ETEs Sustentáveis

1. Nucleação de competências na área de tratamento de esgoto

2. Treinamento e qualificação de pessoas para trabalhar na área

3. Realização de pesquisas básicas e aplicadas para fomentar o

desenvolvimento integrado e sustentável do tratamento de esgoto, com a

recuperação e valorização de subprodutos

4. Transmissão de conhecimento para a sociedade

5. Transferência de conhecimento para o setor empresarial e governo

Tornar-se um centro com status internacional para questões

relacionadas ao tratamento de esgoto, especialmente para os

países em desenvolvimento, com base em cinco pilares principais:

(31)

(32)

Instituições parceiras no Brasil - Rede

André Bezerra dos Santos

Maria de Lourdes Florêncio

dos Santos

Isaac Volschan Jr

(33)

(34)

(35)

Principais contribuições

Realização de fóruns técnicos

Depósito de patentes

_{Capacitação de profissionais}

Formação de instrutores

Oficinas de capacitação

Desenvolvimento de Protótipos

Modelos e softwares

Guias técnicos e livros

Acordos cooperação

Pesquisas básicas e aplicadas

Sensibilização de Usuários

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Até onde queremos chegar...

Novas ETEs no Brasil que

incorporem o conceito de

economia circular

Consolidação como um pólo de

desenvolvimento de produtos com

tecnologia nacional e de baixo

custo para o setor de saneamento,

considerando as peculiaridades da

Consolidação como um centro de

referência para a formação de

pessoal para o setor de

esgotamento sanitário

Participação ativa na formulação

de políticas públicas e discussão

de critérios técnicos em

resoluções normativas no setor

de esgotamento sanitário

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