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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

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dc.creator CRISPIM, Adriele Maria de Cássia
dc.date.issued 2023-06-20
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3944
dc.description.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. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject Energias renováveis pt_BR
dc.subject Biometano pt_BR
dc.subject Hidrogênio pt_BR
dc.subject matriz energética pt_BR
dc.subject Viabilidade econômica pt_BR
dc.title 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 pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2023-11-10
dc.date.available 2023-11-10T19:43:09Z
dc.date.accessioned 2023-11-10T19:43:09Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/2356654198009125 pt_BR
dc.contributor.advisor1 BARROS, Regina Mambeli
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/9289407545513503 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 TIAGO FILHO, Geraldo Lúcio
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/1838249887289555 pt_BR
dc.description.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. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IRN - Instituto de Recursos Naturais pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Meio Ambiente e Recursos Hídricos pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOS pt_BR
dc.relation.references CRISPIM, Adriele Maria de Cássia. 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. 2023. 112 f. Dissertação (Mestrado em Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2023. pt_BR


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