COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Nº 175092

Tecnologias de biodigestão para geração de energia a partir de resíduos da agroindústria Cláudia Echevenguá Teixeira

Palestra apresentada na Congresso Brasileiro da Mandioca, 17., Congresso Latino-Americano e Caribeno de Mandioca, 2., Belém, 2018.

A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________

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“Tecnologias de biodigestão para geração de energia a partir de resíduos da agroindústria”

Cláudia Echevenguá Teixeira

15/03/2018

Sumário

Parte 1. Motivadores do convite

Parte 2. Tecnologias de biodigestão para geração de energia

Parte 3. O caso: aproveitamento de biogás em fecularias e farinheira no Paraná

Parte 1. Motivadores

Parte 2. Tecnologias de biodigestão para geração de energia

Digestão Anaeróbia e Produção de Biogás

Fonte de energia

Gases de efeito estufa

Protocolo de Kioto

MDL

Créditos de carbono

Tecnologias de baixo carbono

- Hidrólise

- Fermentação

- Acetogênese

- Mentanogênese

Tecnologias de Biodigestão

depende do substrato e do tipo

de alimentação/processo

A biodigestão como tecnologia

Reator anaeróbio

https://kipwill.wordpress.com/anaerobic-digesters/

Biodigestão anaeróbia – Operação via seca

Tuneis de metanização

http://www.spmultitech.com/spmresb.html

https://www.google.com.br/imgres?imgurl=http%3A%2F%2Fwww.biocycle.net%2Fwp-

content%2Fuploads%2F2014%2F01%2F20a.jpg&imgrefurl=https%3A%2F%2Fwww.biocycle.net%2F2014%2F01%2F20%2Fanaerobic-digest-35%2F&docid=dF-

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ahUKEwjTwv6905rUAhXJvZAKHZfiDA4QMwh8KFIwUg&iact=mrc&uact=8

Biodigestão anaeróbia – Operação via extra-seca

Biodigestão Anaeróbia no Mundo

BAERE, L.; MATTHEEUWS, B., 2014

Principais fornecedores/ tecnologias

Unidades (2016)

DRANCO (OWS)/via seca 31

Valorga/via seca 31

Laran– Linde/via seca 21

Kompogas/ via seca 75

BIOferm/extraseca 15

Kompoferm/extraseca 7

Bekon/extraseca 28

Methanum/extraseca 1 em instalação

Total 209

Biodigestão anaeróbia – Implantação crescente

Biodigestão Anaeróbia como Fonte de Energia

Biodigestão anaeróbia – Sistema integrado

Ministério de Minas e Energia, em 2016 a biomassa

foi responsável por 8,8% da energia gerada no país.

(http://www.cidades.gov.br/saneamento-cidades/probiogas)

Parte 3. Aproveitamento de biogás em fecularias e farinheira no Paraná

Localização das empresas

Projeto de pesquisa com apoio CAPES- Uninove- IPT- Planotec

(2015 e 2016)

Método – Estudo de Casos Múltiplos

• Seleção de Casos

• 3 empresas (2 fecularias e 1 farinheira)

• Empresas selecionadas pela desenvolvedora do sistema

de biodigestor com aproveitamento energético do biogás

• 1 empresa (fecularia) de grande porte com forte estrutura produtiva/organizacional

• 1 empresa (fecularia) de estrutura

político/administrativa familiar com processos bem

organizados

• 1 empresa (farinheira) de estrutura mais próxima de uma administração familiar tradicional dentro do segmento de produção de farinha de mandioca brasileiro

Procedimentos metodológicos

Macro processos para produção de fécula de

mandioca

Sistema de biodigestor que trata os efluentes, capta o biogás e o conduz às caldeiras para geração de energia térmica

Recepção da mandioca

Lavagem

Descascamento

Ralação

Extração da fécula

Secagem Acondicionamento

Armazenamento

Matsuura, Folegatti e Sarmento (2003) ; ABAM (2013)

Escopo do estudo

A tecnologia – lagoas de estabilização cobertas

• O gás é captado na lagoa e canalizado

até a caldeira

• Exaustor que aspira o gás para a

caldeira

• É instalada uma válvula na entrada da

caldeira para controlar a vazão do gás

• Na caldeira ainda se utiliza um mínimo

de lenha para manter o fogo no bico do

biogás.

Aproveitamento do Biogás

Fonte: Fotos da pesquisa de campo em visita a uma das fecularias paranaenses.

Fonte: Fotos da pesquisa de campo

Biogás insufaldo direto na câmara de combustão da caldeira

Fonte: Fotos da pesquisa de campo

Protocolo de utilização de indicadores EN da

GRI

Base para estabelecer critérios de

seleção.

Procedimentos metodológicos

Seleção de indicadores como ferramenta para avaliação dos casos estudados

Utilização do protocolo GRI (EN – Environment)

Mapeamento dos processos produtivos

Definição do escopo de atuação da

pesquisa dentro dos processos produtivos

Critérios para seleção de indicadores

Código Aspecto ambiental relacionado Título

EN1 Consumo de Materiais Materiais usados por massa e volume

EN3 Consumo de Energia Consumo de energia direto por fonte de

energia primária

EN5 Consumo de Energia Energia economizada devido a melhorias em

conservação e eficiência

EN8 Consumo de água Total de água retirada por fonte

EN16 Emissões Atmosféricas Total de emissões diretas e indiretas de gases

de efeito estufa, por massa

EN18 Emissões Atmosféricas Iniciativas para reduzir as emissões de gases

de efeito estufa e as reduções obtidas

EN20 Emissões Atmosféricas Nox, Sox e outras emissões atmosféricas

significativas, por tipo e massa

EN21 Efluentes Descarte total de água, por qualidade e

destinação

Fonte: adaptado de Diretrizes GRI (2006)

Indicadores GRI Selecionados

Consumo de lenha

Emissões Atmosféricas evitadas

Empresa Toneladas de

mandioca moída por

hora na produção de

fécula e/ou farinha

Produção média

de biogás

(normal metro

cúbico por hora

- nm3/h)

% médio de

CH4 no

Biogás

Produção

média de

CH4 por

hora (nm3/h)

CH4 produzido

por tonelada

de mandioca

processada

(nm3/h)

C. Vale 20 460 55,1% 253 13

Amidos

Pasquini

10 340 55,4% 188 19

Alimentos

do Zé

7,5 78,4 59,9% 47 6

Empresa Produção média de

CH4 (normal metro

cúbico por hora -

nm3/h)

Produção

média de

CH4 por dia

(kg)

Emissões de CO2e

evitadas com a

queima do CH4 por

dia em toneladas

Emissões de

CO2e evitadas

com a queima do

CH4 por ano em

toneladas

C. Vale 253 3401 71 17858

Amidos

Pasquini

188 2528 53 13271

Alimentos

do Zé

47 630 13 3309

GUIMARAES; TEIXEIRA; CIRANI; SANTOS, 2017.

Emissões Atmosféricas

Concentração H2S

(ppm)

Tempo de Exposição Efeitos

0,0005 - 0,13 1 minuto percepção do odor

10-21 6-7 horas irritação ocular

50-100 4 horas conjuntivite

150-200 2-15 minutos perda do olfato

200-300

20 minutos

inconsciência, hipotensão, edema

pulmonar, convulsão, tontura e

desorientação

900 1 minuto inconsciência e morte

1.800-3.700 Instantes morte

Empresa H2S em partes por milhão (ppm)

média

C. Vale 123,4

Amidos Pasquini 123,1

Alimentos do Zé 127,8

Fonte: (LINS et al., 2005)

Benefício econômico (10 empresas)

Silva, 2015

Considerações Finais

O sistema utilizado para aproveitamento do biogás é simples, o que possibilitou ser instalado em empresas de estruturas político-administrativas grandes e pequenas.

O sistema trouxe benefícios ambientais significativos comprovados pelos indicadores avaliados, com desempenho ambiental positivo principalmente quanto aos aspectos: emissões atmosféricas e consumo de materiais (lenha).

Considerações Finais

O sistema pode ser potencializado, maximizando os resultados tanto ambientais quanto econômicos.

O caso estudado de maior poder de investimento possui equipamentos que calculam em tempo real a necessidade de combustível na caldeira. • Com o $$ economizado com a lenha outras empresas poderiam

continuar investindo e aumentando os benefícios do sistema.

O uso racional do biogás nas caldeiras tem potencial de gerar sobra do gás, possibilitando outros aproveitamentos. Exs.: cozinha industrial, geração de eletricidade (microgerador integrado ao sistema elétrico).

Referências Bibliográficas

AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS. Resolução ANP nº 8, de 30 de janeiro de 2015. Estabelece a especificação do Biometano contida no Regulamento Técnico ANP nº 1/2015, parte integrante desta Resolução. Diário Oficial da União, Brasília, 2 fev. 2015.

ESPM; SEBRAE. Estudo de Mercado sobre a mandioca (farinha e fécula). Série Mercado SEBRAE, 08 jan. 2008. 81. Disponível em: <http://www.biblioteca.sebrae.com.br/bds/BDS.nsf/2AA42520A9A66B5783257405004FCB94/$File/01.relatorio_MANDIOCA.pdf>. Acesso em: 18 dez 2012.

FUNDAÇÂO ESTADUAL DO MEIO AMBIENTE. Guia técnico ambiental de biogás na agroindústria, 160p. 2015. Disponível em <http://www.feam.br/images/stories/2015/PRODUCAO_SUSATENTAVEL/GUIAS-TECNICOS-AMBIENTAIS/Guia_Biog%C3%A1s.pdf > Acesso em: 15/01/2017.

GUIMARÃES, C. E. Avaliação do Desempenho Ambiental do Aproveitamento do Biogás em Fecularias de Mandioca no Estado do Paraná: Um Estudo de Casos Múltiplos. Dissertação de mestrado, Uninove, 101p., 2014.

SILVA, A. R. Viabilidade econômica de tecnologia aplicada a biodigestores para o desenvolvimento sustentável de empresas processadoras de mandioca do Paraná. Dissertação de mestrado, Uninove, 2015.

GUIMARAES, C. E. ; TEIXEIRA, C. E. ; CIRANI, C. B. S. ; SANTOS, M. R. Avaliação do Desempenho Ambiental do Aproveitamento do Biogás em Fecularias de Mandioca no Estado do Paraná. DESENVOLVIMENTO EM QUESTÃO, v. 15, p. 171, 2017.

INTERNATIONAL ENERGY AGENCY. Biogas production and utilisation. Aadorf: IEA, 2005. 16 p. (IEA Bioenergy).

Obrigada!

cteixeira@ipt.br