Caracterização da Biodigestão de Lodos UASB e de Lodos Ativados e ACV do Aproveitamento Energético do Biogás Resultante.

Abstract

O lodo de esgoto produzido pelos reatores UASB, segue representando uma biomassa rica energeticamente, capaz de produzir biogás. Diante disto, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação do ciclo de vida (ACV) do potencial de produção de biogás, por meio da digestão anaeróbia (DA), além do aproveitamento energético do biogás, a partir de lodos de UASB e de lodos ativados (LA) oriundo do esgoto doméstico provenientes da ETE COPASA e da ETE da Indústria FANIA, ambas localizadas na cidade de Itajubá/MG. A metodologia adotada para o desenvolvimento da pesquisa tiverão as seguintes etapas: avaliação dos dados obtidos a partir de análises laboratoriais (ST, STF, SV, DBO, DQO, NT e COT) das amostras de lodos; a construção, operação e monitoramento de um protótipo experimental, para simular a DA dos lodos em estudo e realização das medições respectivas de rendimento e a vazão de metano, CH4; viabilidade econômica de uma planta de geração de energia elétrica a partir do biogás; e a utilização dos resultados em simulações de recuperação energética e de ACV, por meio do uso do programa SimaPro®. Os resultados demonstraram que, o substrato após a biodigestão, tiveram reduções consideráveis em todos os parâmetros físicos avaliados. O rendimento de metano nas amostras de lodos UASB é 0,0046 Nm³ CH₄/kg SV (4,6 Nm³ CH₄/t SV) com 32,89% de SV e para as amostras de lodos ativados foi de 0,0019 Nm³ CH₄/kg SV (1,9 Nm³ CH₄/t SV) com 50,45% de SV. Com o melhor resultado as amostras de lodos UASB, o valor obtido foi de 1014,46 kWh.ano⁻¹ de energia elétrica gerada, equivalente a 1,014 MWh.ano⁻¹, gerada pela ETE Copasa. No caso do tratamento de lodos ativados, o valor da energia elétrica foi baixo pelo fato que a ETE Fania gera uma vazão média de lodo de esgoto pequena. Na análise da viabilidade econômica da ETE Fania (lodo ativado), a quantidade de biogás mensal gerada pela ETE é igual a 2,025 m³ GLP, equivalente a 43 botijões residenciais padrão; porém, contribuindo com uma economia mensal de R$2.162,43. E para as amostras de lodos UASB da ETE Copasa, notou-se que a partir de 970 mil habitantes obter-se-ia uma potência elétrica disponível mínima (5 kW). Desse modo, resultaria em uma potência elétrica do biogás igual a 5,39 kW, gerando, portanto, uma energia elétrica de 18870,84 kWh.ano⁻¹ equivalente a 18,87 MWh.ano⁻¹. E considerando o cenário (15 anos) de potência da mínima comercial tem-se o fluxo de caixa líquido, gera um um VPL de -R$ 639851,81, um LCOE de 4,46 R$/kWh e uma TIR inviável. Os indicadores de eficiência energética apresentaram ser inviáveis economicamente o aproveitamento da biomassa do modelo proposto. Para a avaliação do ciclo de vida (ACV) dos lodos em estudo, foram analisados três cenários diferentes: (A) destinação para aterro sanitário, (B) geração de biogás e energia elétrica com aproveitamento do lodo digerido e (C) uso do lodo como fertilizante agrícola. Dessa forma, iria resultando para os lodos UASB, o cenário B o mais factível, visto que apresentou o melhor desempenho em sete das onze categorias, como o potencial de: Depleção Abiótica (PDA), Depleção Abiótica Combustíveis fósseis (PDAF), Aquecimento Global (PAG), Depleção da Camada de ozônio (PDCO), Ecotoxidade de Água doce (PEAD), Ecotoxicidade Terrestre (PET) e Eutrofização (PEU). Para as amostras de lodos ativados, o Cenário C apresentou o melhor desempenho em oito das onze categorias, como o potencial de: Depleção Abiótica (PDA), Depleção Abiótica Combustíveis fósseis (PDAF), Depleção da Camada de ozônio (PDCO), Toxicidade Humana (PTH), Ecotoxidade de Água doce (PEAD), Ecotoxidade de Água Marinha (PEAM), Ecotoxidade Terrestre (PET) e Acidificação (PAC). Ao se analisar os dados energéticos verificou-se que a cada tonelada de sólidos totais (TST) de lodo de esgoto (UF usada na ACV) submetida a DA, a energia evitada para lodos UASB é 0,0502 MJ e para os lodos ativados é 0,00173 MJ. Entretanto, pode-se concluir que nos três cenários o transporte (do leito de secagem de cada ETE até à área agrícola ou até o aterro CIMASAS de Itajubá – MG), em termos de combustível Diesel, corresponde a uma fração considerável nas categorias, contribuindo de forma negativa ao ambiente.