Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Mercado potencial de biogás e biometano proveniente de saneamento no Sul de Minas: aspectos regulatórios, técnicos e econômicos
Autor(es): SIMÃO, Josiane Mendonça
Primeiro Orientador: SANTOS, Ivan Felipe Silva dos
Resumo: O biometano é um combustível renovável obtido por meio da purificação do biogás, gerado em reatores anaeróbios a partir da decomposição de resíduos e efluentes orgânicos, como o esgoto sanitário. Sua produção representa uma estratégia promissora para a valorização energética de resíduos, contribuindo para a mitigação da emissão de gases de efeito estufa (GEE), a transição energética e a sustentabilidade ambiental. Este estudo estimou o potencial de produção e o custo nivelado de produção do biometano (LCOB) em Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) do Sul de Minas Gerais, combinando projeções populacionais, estimativa de geração de esgoto e produção de biogás e biometano, além de equações de custo parametrizadas em função da capacidade. Dada a baixa vazão identificada em parte dos municípios do Sul de Minas, incluiu-se, apenas para comparação, um grupo de referência com municípios mineiros de maior porte que também operam com Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente (RAFA), também conhecido como Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), a fim de evidenciar o efeito de escala sobre os custos. Os valores de LCOB no Sul de Minas variaram de US$ 0,49/m³ a US$ 12,72/m³, tendo Poços de Caldas como o menor custo (US$ 0,49/m³) e Cambuí como o maior (US$ 12,72/m³). No conjunto ampliado, o intervalo foi de US$ 0,26/m³ a US$ 12,72/m³, com Uberaba e Contagem apresentando os menores custos (US$ 0,26/m³), sendo Uberaba priorizada na comparação final por apresentar maior produção estimada de biometano. O potencial total estimado para o Sul de Minas é de cerca de 1,19 milhão de m³/ano de biometano útil, já considerados 70% de eficiência de purificação e 92% de disponibilidade. Observou-se relação negativa entre vazão de metano (m³/h) e LCOB, confirmando economias de escala. A análise econômica concentrou-se nos custos de investimento (CAPEX), operação (OPEX) e custo nivelado de produção, sem incorporar despesas adicionais de transporte e comercialização. Para testar a robustez dos resultados, realizou-se análise de sensibilidade variando ±30% três alavancas: OPEX, CAPEX e taxa de desconto. Os exercícios indicaram OPEX como o principal determinante do LCOB, seguido por CAPEX e, por último, pela taxa de desconto. À luz desses achados, estratégias de eficiência operacional (gestão energética, O&M preditiva), padronização/modularidade e arranjos que capturem economias de escala (consórcios intermunicipais, codigestão, integração com biogás de aterro) são cruciais para reduzir custos e viabilizar projetos. Em termos gerais, os resultados indicam que há potencial para produção competitiva de biometano na região, especialmente em municípios com maior vazão (p. ex., Poços de Caldas, Alfenas, Varginha e Lavras). Já em localidades de baixa vazão, a atratividade tende a ser ampliada com estratégias de escala, como consórcios intermunicipais, codigestão e integração com biogás de aterro.
Abstract: Biomethane is a renewable fuel obtained by upgrading biogas produced in anaerobic reactors that treat organic residues and wastewater. Its production valorizes waste while contributing to greenhouse-gas mitigation, energy transition, and environmental sustainability. This study estimates the production potential and the levelized cost of biomethane (LCOB) for wastewater treatment plants (WWTPs) in Southern Minas Gerais (Brazil), combining population projections, wastewater generation, biogas/biomethane yields, and capacity-parameterized cost equations. Given the low flow rates observed in part of Southern Minas, a reference set of larger Minas Gerais municipalities operating UASB (RAFA) reactors was included to evidence scale effects. LCOB values in Southern Minas ranged from US$ 0.49/m³ to US$ 12.72/m³, with Poços de Caldas at the lower bound (US$ 0.49/m³) and Cambuí at the upper bound (US$ 12.72/m³). In the expanded set, the range was US$ 0.26/m³ to US$ 12.72/m³, with Uberaba and Contagem achieving the lowest costs (US$ 0.26/m³); Uberaba is prioritized in the final comparison due to its higher estimated biomethane output. The total technical potential for Southern Minas is approximately 1.19 million m³/year of useful biomethane, accounting for 70% upgrading efficiency and 92% availability. A negative relationship between methane flow rate (m³/h) and LCOB confirms economies of scale. The economic analysis focused on investment (CAPEX), operation (OPEX), and the levelized production cost, excluding transport and commercialization expenses. To test result robustness, a sensitivity analysis varied ±30% in three levers—OPEX, CAPEX, and discount rate. OPEX emerged as the dominant driver of LCOB, followed by CAPEX and, lastly, the discount rate. These findings support strategies centered on operational efficiency (energy management, predictive O&M), standardization/modularity, and scale-capturing arrangements (inter-municipal consortia, co-digestion, integration with landfill gas) to reduce costs and enhance project viability.
Palavras-chave: Biogás
Biometano
Saneamento
Análise de sensibilidade
Economias de escala
Minas Gerais
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA DE ENERGIA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia de Energia
Citação: SIMÃO, Josiane Mendonça. Mercado potencial de biogás e biometano proveniente de saneamento no Sul de Minas: aspectos regulatórios, técnicos e econômicos. 2025. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Energia) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4449
Data do documento: 29-Ago-2026
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