Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Estudo de viabilidade econômica de geração de hidrogênio a partir da reforma do biogás de co-digestão de resíduos sólidos urbanos e lodo de estação de tratamento de efluentes para o estado de Minas Gerais
Autor(es): CRISPIM, Adriele Maria de Cássia
Primeiro Orientador: BARROS, Regina Mambeli
metadata.dc.contributor.advisor-co1: TIAGO FILHO, Geraldo Lúcio
Resumo: A obtenção do H2 a partir de processos com baixa emissão de dióxido de carbono (CO2) tem sido de grande interesse para reduzir impactos ambientais. O uso do biogás na substituição de fontes fósseis como o gás natural tem sido uma alternativa promissora para a produção limpa do hidrogênio (H2), o qual pode ser utilizado nos setores de energia e industriais. O objetivo desse estudo é avaliar a viabilidade econômica do aproveitamento do H2 gerado através do biogás, para 28 consórcios de aterros sanitários (ASs) do estado de Minas Gerais. Dois processos foram analisados: a reforma do metano a vapor (RMV) e a reforma via pirólise por meio de uma análise econômica, utilizando os métodos do valor presente líquido (VPL), custo nivelado de hidrogênio (LCOH) e taxa interna de retorno (TIR). Estimou-se o potencial de produção de biogás dos ASs, bem como seu respectivo potencial de hidrogênio. Os custos de instalação (CAPEX), operação e manutenção (OPEX) foram estimados para os processos de purificação do biogás e obtenção de H2. O preço de venda do H2 como combustível foi estimado para cada consórcio. A capacidade de obtenção de amônia a partir do H2 foi determinada, bem como o custo nivelado da amônia (LCOA). A capacidade instalada dos consórcios analisados variou de 12.738,08 a 1.716.651,77 kg H2/ano. O LCOH variou de 9,44 R$/kg a 1.255,83 R$/kg. Comparando os três cenários, a RMV sem captura do CO2 é o que obteve os melhores resultado econômicos, contudo, esse cenário obteve o potencial de emissão de CO2. A novidade deste estudo implica em utilizar o biogás para obter H2, e comparar a RMV com a Pirólise. O CIDES foi o consórcio que obteve os melhores resultados econômicos. Processos de reforma do CH4 em H2 com zero emissão de CO2 foram os quais obteve os maiores valores do LCOH, o que o torna pouco competitivo com as fontes fósseis, e pode inviabilizar o projeto. Há a necessidade políticas públicas para o incentivar a produção e uso do H2 a partir do biogás.
Abstract: Obtaining H2 from processes with low carbon dioxide (CO2) emissions has been of great interest in order to reduce environmental impacts. The use of biogas to replace fossil sources such as natural gas has been a promising alternative for the clean production of hydrogen (H2), which can be used in the energy and industrial sectors. The aim of this study was to assess the economic viability of using the H2 generated by biogas for 28 landfill consortia in the state of Minas Gerais. Two processes were analyzed: steam methane reforming (VSR) and pyrolysis reforming through an economic analysis using the net present value (NPV), levelized cost of hydrogen (LCOH) and internal rate of return (IRR) methods. The biogas production potential of the ASs was estimated, as well as their respective hydrogen potential. Installation (CAPEX) and operation and maintenance (OPEX) costs were estimated for the biogas purification and H2 production processes. The selling price of H2 as a fuel was estimated for each consortium. The capacity to obtain ammonia from H2 was determined, as well as the levelized cost of ammonia (LCOA). The installed capacity of the consortia analyzed ranged from 12,738.08 to 1,716,651.77 kg H2/year. The LCOH ranged from 9.44 R$/kg to 1,255.83 R$/kg. Comparing the three scenarios, the RMV without CO2 capture is the one that obtained the best economic results, however, this scenario had the greatest potential for CO2 emissions. The novelty of this study involves using biogas to obtain H2, and comparing RMV with pyrolysis. CIDES was the consortium that obtained the best economic results. Processes for reforming CH4 into H2 with zero CO2 emissions were the ones that obtained the highest LCOH values, which makes it uncompetitive with fossil sources and could make the project unviable. There is a need for public policies to encourage the production and use of H2 from biogas.
Palavras-chave: Energias renováveis
Biometano
Hidrogênio
matriz energética
Viabilidade econômica
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IRN - Instituto de Recursos Naturais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Meio Ambiente e Recursos Hídricos
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3944
Data do documento: 20-Jun-2023
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