PROCESSOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA POR MEIO DA DECOMPOSIÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS

TRABALHO INTERDISCIPLINAR DIRIGIDO III

INSTITUTO POLITÉCNICO – Centro Universitário UNA

PROCESSOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA POR MEIO DA DECOMPOSIÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS

CURSO: ENGENHARIA DE PRODUÇÃO                

Danielle Moreira, Desireé Arêdes, Débora Athayde, Gean Flávio, Pamela Melo, Vitório Romani

Professor TIDIR Orientador: Breno Augusto Ribeiro Arêdes

Professores Co-Orientadores: Élida Jussara da Costa, Dayse Nascimento Anselmo, Anderson Moreira de Vasconcelos, André Luis Braga de Carvalho

Resumo ⎯ O presente trabalho tem por finalidade apresentar um estudo sobre a produção de biogás a partir da decomposição de resíduos sólidos encontrados em aterros sanitários. Por meio da estimativa da produção de resíduos por pessoa foi possível calcular o volume dos gases gerados, calculando, portanto, a quantidade de energia produzida. Assim, parte da energia gasta com a produção de um produto, pode ser recuperada com a decomposição do mesmo.

Palavras-chaves ⎯ Aterros sanitários, resíduos, biogás, decomposição, energia.

1. Introdução

O progresso da humanidade sempre esteve intrínseco a nossa capacidade de produzir, armazenar, e distribuir a energia. O desejo para o desenvolvimento de muitos países vai de encontro com a necessidade de uma maior demanda de energia conciliada com a sustentabilidade. Ao longo das últimas décadas, as matrizes energéticas têm-se diversificado de forma acentuada, como resposta ao aumento da demanda do consumo. Essas matrizes energéticas são compostas por fontes renováveis e não renováveis (GOLDEMBERG, 2007).

        As matrizes energéticas renováveis são aquelas que não se esgotam com o passar do tempo, por exemplo: energia solar, energia hidroelétrica, energia eólica e a biomassa. Já as matrizes energéticas não renováveis são aquelas que ao longo do tempo vão se esgotando na natureza, por exemplo: petróleo, carvão mineral e o gás natural.

A fonte energética mais utilizada em escala mundial continua sendo os combustíveis fósseis (fonte não renovável). Nesse contexto, fica evidente a necessidade por mudanças já que, os combustíveis fósseis estão em rota de exaustão e substitutos terão que ser encontrados para eles (ALVEAL, 2003). O biogás, proveniente da biomassa representa uma fonte de energia renovável, e um forte candidato como alternativa sustentável aos combustíveis fósseis, principalmente o petróleo. Ele é obtido através da decomposição do lixo orgânico que é constituído principalmente por gás metano e gás carbônico, gerando energia elétrica.  

Neste contexto, este trabalho tem o objetivo de apresentar um estudo sobre o processo de produção de energia elétrica através do biogás, obtido pela decomposição de resíduos sólidos de aterros sanitários; como fonte renovável, sustentável e rentável.

Como objetivos secundários, destacam-se:

• A elaboração do layout esquematizando o processo de geração de energia no aterro sanitário.
• Calcular o volume dos gases gerados a partir da integral dupla.
•  Determinar a potência útil e energia disponível gerada pelo biogás, podendo estimar a quantidade de energia a ser produzida.

1. Referencial Teórico

A matriz energética mundial tem sofrido ao longo do tempo uma ampliação, na procura de conciliar o crescimento econômico com uma energia mais limpa. Embora o mundo ainda seja dependente do petróleo, existem outras fontes de energia renováveis que podem vir a substituir o petróleo como uma alternativa mais sustentável e viável (MOREIRA, 2008).  

        A biomassa é um dos recursos energéticos mais antigos da humanidade, estando presente em larga escala na natureza. A biomassa pode gerar taxas de emissões de carbono muito baixas, desempenhando um papel importante na transição para sistemas energéticos mais sustentáveis. O uso da biomassa como fonte de energia, oferece uma gama de possibilidades para reduzir a dependência de combustíveis fósseis, conseqüentemente diminuindo emissões de gases do efeito estufa e promover o desenvolvimento econômico sustentável. Entre as energias de biomassa existentes, se destacam: gás de aterro sanitário e os biocombustíveis (etanol e biodiesel) (NOGUEIRA, 2005).

        A energia do biogás ocorre a partir da digestão anaeróbica em aterros sanitários, gerando energia através de resíduos sólidos municipais. Essa forma de energia não substitui apenas a combustão de combustíveis fósseis, como também reduz as emissões de metano, um gás de efeito estufa muito prejudicial ao meio ambiente e mais potente que o dióxido de carbono. Segundo Cunha (2002), a captação do biogás gerado a partir da decomposição de resíduos orgânicos em aterros é viável do ponto de vista ambiental, econômico e energético. A produção do gás geralmente leva um tempo impreciso, já que depende do lixo orgânico utilizado.

        O biogás é uma mistura gasosa produzida através da digestão anaeróbica da matéria orgânica, formado por aproximadamente 35% de CO2 (dióxido de carbono), 60% de CH4 (metano), que é possível de ser coletado e utilizado como fonte de energia, e 5% de uma mistura de outros gases como hidrogênio, nitrogênio, gás sulfídrico, monóxido de carbono, amônia, oxigênio e aminas voláteis (PECORA, 2006). Um sistema padrão de coleta do biogás em aterros possui três componentes básicas: poços de coleta e tubos condutores, compressores e sistema de purificação do biogás. A impermeabilização da base e da cobertura do aterro possibilita condições adequadas para a degradação da matéria orgânica, aumentando, a produção do gás. Além disso, é uma maneira de minimizar contaminações no solo e lençóis freáticos (ENSINAS; BIZZO, 2003).  

        A coleta de gás normalmente começa após uma porção do aterro ser fechada. Os poços do aterro são ligados a tubos que são ligados a um tubo principal que percorre o aterro. Quando o biogás (quente) produzido pelo aterro passa pela tubulação, acaba resfriando formando então um condensado. Após a coleta e antes da sua utilização no processo de conversão de energia, o biogás é tratado para a remoção de algum condensado que não foi coletado, assim como particulados e impurezas no geral. Pecora (2006) diz que a conversão energética do biogás é o processo de transformação da energia química das moléculas do biogás, por meio de uma combustão controlada, em energia mecânica, que por sua vez será convertida em energia elétrica.