Levantamento do potencial de geração de biogás de aterro sanitário para aproveitamento sob a forma de energia elétrica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015.

Os processos de degradação biológica ocorridos nos aterros sanitários resultam na geração de efluentes líquidos e gasosos. A emissão gasosa dos aterros, resultado da ação de microrganismos metanogênicos responsáveis pela fermentação do ácido acético e gás hidrogênio em metano e gás carbônico, é conhecida como biogás. Este gás devido sua considerável concentração em metano (45-75%) é apontado como um dos principais atores do efeito estufa antropogênico. No entanto, o metano apresenta elevado poder calorífico, podendo ser aproveitado energeticamente. Em virtude disso é importante estudar as emissões deste gás para verificar a viabilidade econômica de seu aproveitamento. Este estudo se propôs à realização de um levantamento do potencial energético de biogás no aterro sanitário de Brusque, para a geração de energia. A metodologia consistiu na análise das emissões de biogás dos drenos de captação, em conjunto com a aplicação de um modelo matemático, e com ensaios laboratoriais de atividade metanogênica BMP. Os resultados finais de caracterização do biogás, nos drenos, apresentaram uma vazão média de 117,9 Nm³/h, com concentração média de CH4 de 48,6%, para um intervalo de confiança de 95%. Já os ensaios de BMP apresentaram resultados médios de 190,6 NmlCH4, para o período de incubação de 11 dias, inferindo um valor de Lo de aproximadamente 102,54 m³CH4/TSTV, ou 20,61 m³CH4/T. Com os resultados do ensaio de BMP, se fez possível a realização de uma modelagem matemática através do software LandGEM. Como resultado da modelagem verificou-se que desde a inauguração até o ano de 2137, o aterro terá gerado 115.538.228 m³CH4, tendo como pico máximo o ano de 2032 (3.635.384 m³CH4), exatamente um ano após o encerramento do aterro e chegando ao ano 2104 , com vazão anual já próxima da vazão de metano gerada no primeiro ano de operação (aproximadamente 70.000 m³CH4), podendo abastecer cerca de 100 residências de classe média.<br>

Abstract : Biological degradation processes taking place in landfills result in the generation of liquid and gaseous effluents. The gaseous emissions from landfills as a result of the action of methanogenic microorganisms responsible for the fermentation of acetic acid and hydrogen gas into methane and carbon dioxide, is known as biogas. This gas because of its considerable concentration of methane (45-75%) is named as one of the main actors of the anthropogenic greenhouse effect. However, methane has a high calorific value and can be recovered for energy production. It is important to study landfill methane emissions to check the economic feasibility of its use. This study aimed to carry out a survey of the energy potential of biogas in a landfill located at Brusque, to generate energy. The methodology consisted of the analysis of biogas emissions from drains in conjunction with the application of a mathematical model, and laboratory tests of methanogenic activity (BMP). The final results of characterization of biogas sampled in drains had an average flow of 117.9 Nm³ / h, with an average concentration of CH4 48.6%, for a 95% confidence interval. Since BMP test results presented mean of 190.6 NmlCH4 for the 11 day incubation period, resulting in a low value of approximately 102.54 m³CH4 / TSTV or 20.61 m³CH4 / T. Results of BMP test were used to perform a mathematical model using the software LandGEM. As a result of modeling it was found that since the opening by the year 2137, the landfill will have generated 115,538,228 m³CH4, with the peak year 2032 (3,635,384 m³CH4), exactly one year after closure of the landfill and reaching the year 2104, with annual output already close to the methane flow generated in the first year of operation (approximately 70,000 m³CH4).