UTILIZAÇÃO DE BIOGÁS COM VISTA A
GERAÇÃO DE ENERGIA/COMBUSTÍVEL
Workshop Técnico GMI 2014
Recife, Brasil 13 Maio 2014
Floriano Ferreira
Tetra Tech
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RSU – CONSIDERAÇÕES GERAIS
 Dar um encaminhamento correto e/ou tratamento ao
lixo fundamental em qualquer cidade do mundo
 Negocio e objectivo do aterro concentrado na colecta e
encaminhamento dos resíduos; outros pontos são
secundários
 Vários produtos podem ser gerados a partir dos resíduos





Energia eléctrica,
Energia Térmica,
Combustível,
Composto,
Fertilizante
3
3
DECOMPOSIÇÃO DA MATÉRIA
ORGÂNICA E GERAÇÃO DE BIOGÁS
 Processo observado em aterros:
 Digestão Anaeróbica (sem oxigénio)  Produção de biogás
 Realidade do Biogás – Opções possíveis:
1) Não capturado ou queimado
2) Capturado e queimado sem qualquer aproveitamento adicional
3) Capturado e utlizado para fins variados – Raramente observado no
Brasil
 Como optimizar o potencial de biogás e qual a melhor
maneira de o utilizar?




Estudo de viabilidade
Plano de implementação (tecnologia, custos finais, receitas, etc.)
Engenharia e Construção
Operação
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4
COMPOSIÇÃO TÍPICA DO BIOGÁS
 Metano (CH4): 45 - 70%
 Dióxido de Carbono (CO2): 30 - 55%
 Sulfeto de hidrogénio (H2S): 5 – 25,000 ppm
 Siloxanos
 Humidade (H2O): Saturado
 Outros componentes (O2, N2, etc.)
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VARIÁVEIS NA PRODUÇÃO DE BIOGÁS
 Conteúdo de matéria orgânica
 Valores mais altos em regiões tropicais
 Tipo de matéria orgânica; alguns parâmetros para
estimar volume de biogás:
 DQO (Demanda Química de Oxigénio)
 DBO (Demanda Biológica de Oxigénio)
 Temperatura Ambiente
 Valores altos aceleram o processo
 Qualidade de construção da infra-estrutura para
diminuir ao máximo a presença de O2 e N2
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Tipo de resíduo orgânico
DIGESTÃO ANAERÓBICA – PRODUÇÃO
DE BIOGÁS
Animal Fat
Waste Wheat (Whole Grain)
Bakery Waste
Fats - Grease Separator
Sugar
Residual Fats
Grease
Blood
Floated Waste (DAF)
Corn Silage
Animal Carcass
Triticale
Food Waste (Left Over Food)
Rye
Straw
Corn Silage
Switchgrass
Green Clippings (Garden) Waste
Oats
Municipal Wastewater Sludge
Brewers' Grain (Waste)
Potato Peelings
Paunch
Poultry - Chicken Manure
Distiller Grain Wastewater
Whey
Fruit Waste
Brewery Yeast Solution
Swine Manure
Dairy Manure
28.923
23.308
22.319
21.189
19.246
18.540
18.540
16.774
15.009
15.009
13.437
12.431
10.330
10.047
8.087
7.416
6.357
6.092
5.898
4.591
4.414
4.061
3.002
2.913
2.260
2.119
1.942
1.642
1.271
1.006
0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
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Produção de biogás, pés cúbicos/ton molhada
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OPÇÕES PARA UTILIZAÇÃO DO
BIOGÁS EM ATERROS - EXEMPLOS
 Uso Direto
 Caldeiras (Boilers)
 Estufas
 Evaporação de lixiviados ou secagem
de lodos
 Eletricidade




Motor combustão interna
Turbina de gás
Microturbina
Fuel Cell
 Alto poder calorífico
 Injecção de gás no
gasoduto
 Combustível para veículos
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UTILIZAÇÃO DO BIOGÁS –
GRÁFICO DE OPÇÕES
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COMPARAÇÃO DAS TECNOLOGIAS
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PORQUE USAR BIOGÁS EM
ATERROS SANITÁRIOS?
 Recurso local, disponível
 Fácil de capturar e utilizar
 Energia renovável
 Recurso sendo recuperado constantemente e sem risco
de interrupção
 Tecnologias mais que provadas com vários centenas (ou
mesmo milhares) de projectos em operação
 Uso de uma fonte de energia que muitas vezes e
desperdiçada
 Contribui para uma melhor qualidade do ambiente e ar
que respiramos através de uma redução de emissões de
metano e dióxido de carbono
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ATERRO SANITÁRIO
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13
13
GERAÇÃO DE ENERGIA –
COMBUSTÃO INTERNA
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GERAÇÃO DE ENERGIA –
COMBUSTÃO INTERNA
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GERAÇÃO DE ENERGIA –
COMBUSTÃO INTERNA
Containers
Galpões
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COMBUSTÃO INTERNA –
DISTRIBUIÇÃO DA ENERGIA
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NÚMEROS GERAIS
Volume de 600 m3 de biogas equivale em media a
um potencial de capacidade de 1 MW de geracao
electrica
O equivalente a plantar 4,900 hectares de arvores
ou evitar as emissoes de CO2 provenientes de 9,000
carros
Evitar o uso de 99,000 barris de petroleo,
equivalente ao uso de 200 vagoes de carvao,
Fornecimento de energia para 650 domicilios
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EXEMPLOS BELÉM E MANAUS
 Volume de biogás produzido: 5,500 m3/hr
 Potencial de capacidade eléctrica: 11MW
 Conteúdo de metano 54%
 Eficiência motor 40%
 Baixa presença de contaminantes
 Potencial de Energia térmica: 13MW
 Custos aprox. para motores e outros equipamentos: R$32,000,000
 fora infra-estrutura para captação do biogás;
 valor de instalação no Brasil requere confirmação)
 Receitas/ano assumindo R$0.24/Kw.hr e contabilizando custo de
operação de R$0.08/Kw.hr: R$15,000,000
 Receitas apenas provenientes da venda de electricidade
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ATERRO SANITÁRIO DE GLENDALE
EXEMPLO DE MENOR DIMENSÃO
 Operacional desde Janeiro 21, 2010
 2,050m3.hr @ 42% CH4
 2 motores instalados
 2.8 MW gerados quando capacidade total
 Acordo com a empresa local de electricidade por 20
anos
 Custo de Construção aprox. R$12,000,000 (inclui
captação de biogás)
 Venda inicial de electricidade a R$0.165/kW.h
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ATERRO SANITÁRIO DE GLENDALE
EXEMPLO DE MENOR DIMENSÃO
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PROJETO ELECTRICO TIPICO - CUSTOS
(US)
 Projecto de 3 MW
 Total capital custo = ~ R$13 milhões
 Inclui: Captação e tratamento básico do biogás para uso em
geradores, motores para geração de energia, instalação básica
eléctrica = ~ US$12 milhões
 Conexão a rede eléctrica local = ~ R$800,000 a R$1,000,000*
 Custos de operação e manutenção = ~ R$1,400,000/ano
 Receitas: 3MW x 24hrs x 350 dias/ano x R$0.24/Kw.hr
= ~ R$6,000,000/ano
*Custo de conexão variam bastante de caso para caso
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CHP E USO DIRECTO – CASO DE ESTUDO
BMW MANUFACTURING
GREER, SC, USA
 15 km gasoduto
 2 turbinas de gás com recuperação
de calor
 11 MW de geração eléctrica
 Biogás usado para a planta de
pintura de carros (em fornos)
 BMW poupa por ano no mínimo
R$2.2 milhões
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REGRAS GERAIS DO MERCADO –
TECNOLOGIAS PARA USO DE BIOGÁS
Produção de Biogás
Composição do Biogás
Custo da electricidade
Custo do gás natural
(entrada da cidade)
Existência de tubulação
de GN
Custo da Gasolina
Necessidade de energia
térmica
Frota necessária
CHP
> 200 m3/hr
>R$0.16/Kw.hr
RNG-Pipeline
> 500 m3/hr
CH4 > 50%;
[O2 + N2] < 0.2%
<R$0.16/kW-hr
R-CNG
> 400m3/hr
CH4 > 50%;
[O2 + N2] < 1.5%
<R$0.18/kW.hr
-
>R$22/MMBTU
>R$12/MMBTU
Não e requerida
Requerida
Preferida
-
-
>R$1.7/litro
>1,500 MMBTUs
-
-
-
frota de 15+ veículos,
ônibus/escolares o
caminhões de lixo
CH4 > 50%
-
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OBRIGADO!
Para mais informacao contatar:
Floriano Ferreira
Tetra Tech USA
Divisão Bioenergia
[email protected]
+1 407 480 3957
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DIRECT USE CASE STUDY
JENKINS BRICK
MOODY, AL, USA
 11 km pipeline
 Start-up in 2006
 Landfill supplies 1,015 m3/hr to
the brick kilns
 LFG provides 45% of plants
energy needs
 Benefits
– Savings of more than $600,000 in
seven years
– Good public relations
– Local economic development
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COMBINED HEAT AND POWER CASE
STUDY, MODERN LANDFILL
MODEL CITY, NY, USA
 Started operations 2001
 5.6 MW capacity from 7
Caterpillar G3516 enginegenerator sets
 Waste heat from engines used in
greenhouses
 Provides all electrical and heating
requirements of H2Gro
Greenhouses
 Excess electricity sold to grid
 3 ha of greenhouse space
produces 1.6 million kg of
tomatoes per year
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TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO
DE BIOGÁS
 Tecnologias de Purificacao (H2S,
siloxanos)
(1) carvao activado
(2) gel de sílica
(3) esponja de ferro
(4) bio-filtracao
(5) purificadores
(6) injecao de ar
 Tecnologias para “Upgrade”
(CO2 e + purificacao)
(1) lavado/purificacao por agua
(2) adsorcao por pressao
(3) purificador de aminas
(4) membranas
(5) tratamento criogénico
 Remocao de Agua (H2O)
Uso del biogás
VOL.<250 (SCFM)
250 <Vol.<2,000
(SCFM)
VOL. > 2,000 (SCFM)
Pipeline
N/R
Purificación por
agua/PSA
Amina/Cryogénico
R-CNG
combustible
vehicular
Membranas
Purificación por
agua/PSA
N/R
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