Geração De Energia Nas Estações De Tratamento

1. INTRODUÇÃO

De acordo com Zanette (2009) dentre as tecnologias utilizadas para o aproveitamento da energia da biomassa, a digestão anaeróbica, desenvolvida principalmente com o objetivo de tratar resíduos e efluentes orgânicos, vem sendo cada vez mais utilizada por permitir a recuperação da energia através do aproveitamento do biogás e nutrientes, bem como prevenir a poluição ambiental. Na Europa, a capacidade instalada em plantas de aproveitamento do biogás é superior a 2000 MW, concentrada principalmente na Alemanha e Reino Unido, enquanto no Brasil, o aproveitamento do biogás ainda é em pequena escala, com apenas 42 MW de capacidade instalada e 20 MW em construção.

Considerando a elevada concentração da população brasileira nos grandes centros urbanos e a expressiva produção agropecuária e agroindustrial, é natural acreditar que o atual aproveitamento do biogás no Brasil encontra-se bastante aquém do seu potencial.

No Brasil pode-se citar o exemplo do aproveitamento de resíduos da cana de açúcar e de resíduos rurais, em que temos a possibilidade de geração de energia para o sistema elétrico e principalmente para o consumo local. Os resíduos rurais incluem todos os tipos gerados pelas atividades produtivas nas zonas rurais, qual seja: os resíduos agrícolas, florestais e pecuários. Os resíduos da pecuária são constituídos por dejetos e outros produtos resultantes da atividade biológica do gado bovino, suíno, caprino e outros, cuja relevância local justifica seu aproveitamento energético. Esse tipo de resíduo é importante matéria-prima para a produção de biogás.

O biogás é composto por uma mistura de gases, cujo tipo e percentagem variam de acordo com as características dos resíduos e as condições de funcionamento do processo de digestão. Os principais constituintes do biogás são o metano e o dióxido de carbono, no qual o biogás é composto em média de 65% de metano, sendo o restante basicamente de dióxido de carbono. Outros gases, como sulfeto de hidrogênio, o nitrogênio, hidrogênio e monóxido de carbono também compõe o biogás em menores concentrações.

Tendo em vista o exposto, o objetivo geral deste trabalho foi avaliar o potencial de produção de biogás em um reator anaeróbico de leito fluidizado (RALF) na Estação de Tratamento de Esgoto Norte (ETE Rio das Antas), da Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR) para geração de energia elétrica. Os objetivos específicos foram avaliar a produção de gás metano do reator anaeróbico; avaliar se a energia elétrica produzida com o biogás poderia suprir a energia consumida no horário de maior consumo da ETE.

2. ESGOTO SANITÁRIO

De acordo com Van Haandel e Lettinga (1994), o esgoto é o termo usado para a água eliminada após a utilização humana. Pode ter origem doméstica, industrial ou pluvial (água das chuvas). Sem receber os tratamentos adequados causa danos à saúde pública por meio de transmissão de doenças e afeta os recursos hídricos e a vida vegetal e animal ao poluir fontes, rios e mares.

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Figura 1 – Estação de Tratamento de esgoto de Jundiaí, São Paulo

Considerando os esgotos domésticos, estes são constituídos de resíduos resultantes do asseio pessoal, das necessidades fisiológicas, da lavagem de roupas e de utensílios domésticos. Também são encontrados resíduos sólidos nos esgotos domésticos, que são indevidamente lançados e que deveriam ter os mesmos destinos junto ao lixo doméstico.

Além dos sólidos, os esgotos possuem gases dissolvidos em concentrações variáveis. Entre os gases dissolvidos presente no esgoto, os mais importantes são o oxigênio (presente na água antes dela diluir o esgoto), o gás carbônico (resultante da decomposição da matéria orgânica), o nitrogênio, o gás sulfídrico e o metano (se forma através da fermentação anaeróbica). Também são encontrados no esgoto incontáveis organismos vivos, a maioria microscópicos, como as bactérias, que se por um lado são causadoras de doenças (organismos patogênicos), sendo, portanto, prejudiciais ao homem, outros são ótimos colaboradores para o processo de tratamento, sendo a sua presença fundamental para a depuração dos resíduos.

De acordo com Chernicharo (2007), os esgotos sanitários contêm, aproximadamente, 99,9% de água. A fração restante inclui sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e dissolvidos, bem como microrganismos. Portanto, é devido a essa fração de 0,1% que há necessidade de tratar os esgotos.

2.1. PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ESGOTO

Segundo Van Haandel (1994), os processos de tratamento têm objetivo diminuir o potencial poluidor do esgoto antes que ele retorne ao meio ambiente, geralmente, pela separação dos materiais sólidos por meio de processos físicos, químicos e biológicos, existindo vários processos que se diferenciam.

A primeira etapa do processo padrão para o tratamento de esgoto consiste em deter os materiais maiores, os quais ficam presos no sistema de “gradeamento”, que possui malhas com espaçamentos diferentes em vários níveis a seguir o esgoto passa pelas caixas de areia, para retirada dos materiais sólidos granulares. (FUNASA, 2004).

Figura 2: Gradeamento. Fonte: Brasil Escola 2013.

A próxima etapa ocorre nos decantadores primários, onde as partículas sólidas sedimentam no fundo do tanque. Entretanto, algumas partículas são muito pequenas e não possuem peso suficiente para precipitar, por isso, é adicionada, no início do processo de tratamento, uma substância coagulante, a fim de unir essas partículas, formando outras maiores e mais densas que consigam sedimentar com seu próprio peso os sedimentos acumulados no fundo do decantador, denominados “lodos”, são retirados pelo fundo do tanque e encaminhados para adensadores por gravidade e digestores anaeróbios.

Figura3: Processo de Tratamento de Esgoto. Fonte: SANEPAR, 2013.

Nesses digestores, microorganismos anaeróbios consomem a matéria orgânica constituinte do lodo. Assim, ocorre uma diminuição de 35% - 45% de seus sólidos voláteis. O lodo é, então, previamente desidratado e encaminhado para filtros prensa, onda ocorre uma diminuição ainda maior do seu volume. Após esse processo o lodo é encaminhado para aterros sanitários ou usado como