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Sebigas S.p.A.Usina de biogás: nova fonte de energia a
partir do lixo orgânico
Fortaleza23 de julho de 2014
Gruppo Industriale Maccaferri
SECI Energia
TERMELÉTRICA
FOTOVOLTAICA
BIOGÁS
BIOMASSA
ENERGIA EÓLICA
HIDRELÉTRICA
RECUPERAÇÃO ENERGÉTICA
O setor de biogás
Em 2008 Sebigas foi criada, uma empresa especializada em projeto, fabricação,
montagem, operação e manutenção de usinas de biogás a partir de biomassas
agrícolas e agroindustriais.
Nossa empresa adquiriu um sólido conhecimento em digestão anaeróbica
para unidades de biogás, além de ter desenvolvido sua própria tecnologia
através de uma competente equipe de engenheiros. Temos orgulho de sermos
fruto de 100 anos de experiência do Gruppo Industriale Maccaferri, tradicional
e sólida empresa italiana.
SEBIGAS oferece ao mercado soluções práticas para atender às necessidades
específicas de cada cliente, colocando-se em dois papéis:
EPC contractor: projeto e execução
Technology provider: fornecedor de tecnologia e engenharia para a
construção da usina.
SEDE
JOINT VENTURE
NOVOS MERCADOS
Sebigas no mundo
SEDE NO BRASIL
Sebigas na TailândiaEm setembro de 2013, a UAC e SEBIGAS formaram uma joint venture
denominada Sebigas UAC CO LTD.
Sebigas no BrasilDesde junho de 2014, Sebigas está presente no Brasil através de um escritórioem Jundiaí – SP para poderem estar diretamente presente no mercado
brasileiro usando a experiência desenvolvida na Itália nos últimos anos e estar
ao lado do cliente durante o projeto e, acima de tudo após a colocação em
funcionamento, a fim de apoiá-lo e ajudá-lo a alcançar a produção desejada da
usina.
Por que Usinas Sebigas?
Sebigas, uma empresa desenvolvida para produzir biogás:
• Temos conosco a experiência internacional do Grupo Industrial
Maccaferri.
• O dimensionamento biológico é resultado da nossa experiência em:
• Unidades operantes
• Pesquisas contínuas sobre novas biomassas em nosso laboratório
• Testes iniciais para projetar da forma mais eficiênte as usinas de nossos
clientes de acordo com a biomassa a ser usada.
• A engenharia da usina é baseada no conhecimento desenvolvido pela
empresa, permitindo assim:
- Oferecer usinas personalizadas a cada cliente
- Garantir a alta qualidade dos materiais e equipamentos utilizados
- Assegurar a fácil manutenção dos equipamentos
• Digestão anaeróbia é um processo biológico natural.
• Temperatura e pH são mantidos constantes dentro dos digestores
• A biomassa, dentro de reatores especiais (digestores) e na
ausência de oxigênio, decompõe-se liberando biogás.
• Como resultado, biomassa digerida é bombeada continuamente
para fora do reator, sendo chamada de digestado.
Digestão Anaeróbica – BiogásSubstânciaOrgânica
DigestãoAnaeróbica
BiogásDigestado
• O Biogás é uma mistura de gases, que consiste principalmente em
metano (CH4) e dióxido de carbono (CH2). Após filtração dos
componentes indesejados, pode ser energeticamente utilizado para
diferentes fins.
• O processo de formação do biogás é resultado de várias etapas
inteligadas, onde o material inicial é continuamente quebrado em
unidades menores
Conteúdo do Biogás
CH4 50 – 70% vol
CO2 30 – 48% vol
Outros componentes:
H2 – O2 – NH3
H2S – H2O
Aplicações do biogás
O biogás oferece a mesma flexibilidade de uso que o gás natural.
• Combustível para cogeração de energia térmica e elétrica
• Purificado para obter biometano (alto poder combustível)
• Queima para produção de calor
Biogás
Cogerador
Boiler
Tratamento
Energia térmica e elétrica
Energia Térmica
Biometano
Biomassas para a produção de biogás
Vinhaça, torta de filtro, palha e bagaço do processamento da cana de açúcar
Produção de biogás: 20 – 100 m3/t_biomassa
Fração Orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos(Lixo orgânico)
Produção de biogás: 150 – 200 m3/t_biomassa
Dejetos de animais(por exemplo: dejetos suínos, bovinos e de aves)
Produção de biogás: 12 – 70 m3/t_biomassa
Matadouros (carne, sangue)
Produção de biogás: 30 – 185 m3/t_biomassa
Cama de aviárioProdução de biogás 100 – 200 m3/t_biomassa
Resíduos agroindustriais(soro de leite, grãos cervejeiros, resíduos de hortifrúti)
Produção de biogás: 60 – 110 m3/t_biomassa
Resíduos de lavouras(soja, café, mandioca, arroz)
Produção de biogás: 50 – 500 m3/t_biomassa
Glicerinaresultante da produção de biodiesel
Produção de biogás: 600 – 650 m3/t_biomassa
Culturas energéticas(milho, sorgo, triticale, capim elefante)
Produção de biogás: 180 – 220 m3/t_biomassa
Lodos de esgotoProdução de biogás: 40 – 60 m3/t_biomassa
• Através de um preciso dimensionamento biológico, uma usina de biogás
pode ser projetada para digerir ou codigerir uma ou mais biomassas.
• Sebigas desenvolveu nesses últimos anos, experiência biológica através da
construção de mais de 55 usinas, 18 delas operadas pela própria empresa.
Co-Digestão de mais biomassas
Categorias de Biomassa Biomassa Quantidade (t/a) N° de cabeças DS% ODS%
Resíduos Esterco bovino com palha 55.000 4.000 21% 79%
Animais Esterco líquido de porco 200.000 60.000 4,5% 70%
Cama de aviário 18.000 - 35% 95%
Culturas Silagem de milho 18.000 - 35% 95%
EnergéticasCapim elefante 45.000 - 23% 92%
Glicerina resultante da produção de
biodisel7.600 - 98% 92%
Resíduos Vinhaça 400.000 - 3% 87%
Agroindustriais Torta de filtro do processamento da
cana de açúcar50.000 - 28% 76%
Beterraba açucareira 35.000 - 25% 95%
Palha do processamento da cana 40.000 - 85% 15%
Resíduos Resíduos de abatedouros 80.000 - 25% 95%
Lixo orgânico 25.000 - 30% 95%
Lodos de esgoto 70.000 - 17% 80%
Biomassa para 1 MWeAbaixo alguns exemplos da quantidade de biomassa necessária para uma usina de 1 MWe
(500 m3 / h de produção de biogás):
Layout de uma usina de 1 MWe
Tanque FinalDigestor
Tanque de armazenamento
de biomassa sólida
Digestor com gasômetro
Cogerador
AlimentadorContínuo
Tanque de carga
Estação de bombeamento e sala de controle
Flare
Usina de Biogás – Sistema de Alimentação
• O Tanque de armazenamento é feito de
concreto. Seu volume é calculado de acordo
com o volume necessário para a operação da
usina durante o ano.
• O alimentador contínuo é construído de modo a assegurar que
o autoconsumo e a flexibilidade de alimentação funcionem da
melhor forma possível para as biomassas escolhidas.
• O tanque de carga também é construído em concreto. Ele é
fornecido com todos os equipamentos e instrumentos
necessários, de acordo com a biomassa que deverá
alimentar a unidade.
Usinas de Biogás – Digestores e sistema de agitação
� O sistema de agitação da Sebigas é o resultado de um estudo de fluido
dinâmica na usina piloto e em digestores de tamanho real, em
cooperação com a Universidade de Bolonha.
� A agitação da mistura, que é uma característica fundamental do
biogás, é garantia de eficiência e confiabilidade das usinas Sebigas:
� Materiais de alta qualidade
� Agitação aperfeiçoada
� Autoconsumo otimizado
� Fácil manutenção dos componentes
� Os digestores primários e os pós digestores da Sebigas são feitos em
concreto, fornecidos com:
� Aquecimento e/ou resfriamento do sistema
� Isolamento térmico
� Proteção interna de concreto
Usinas de Biogás – Estação de bombeamentoTubulações e válvulas estão instaladas dentro da estação de bombeamento.
• Podendo ser feita em concreto ou skid pré-fabricado para rápida
construção no local
• Contém bombas, válvulas e um sistema de controle para a perfeita e
flexível operação da unidade de biogás.
• Possibilita flexibilidade na definição do ciclo de transferência
Usinas de Biogás – Gasômetro
As usinas da Sebigas possuem gasômetros de alta
qualidade com lona de membrana dupla para
armazenar a produção de biogás:
• Assegura-se um volume mínimo para o
funcionamento estável do motor.
• Fornece um espaçamento de tempo suficiente
para realizar a manutenção do cogerador sem
perder produção
Usinas de Biogás – Cogerador e Sistema de tratamento do gás
Sebigas é capaz de fornecer:
• Sistema de cogeração completa em container.
Se o calor dos gases de escape não for utilizado,
é possível recuperá-lo instalando um sistema
ORC para produzir energia elétrica, aumentando
a eficiência energética global da unidade.
Sebigas atualmente é proprietária de várias
usinas que operam com esse sistema de
recuperação de calor.
• Um sistema de tratamento remove o CO2 e
outros elementos indejesados do biogás,
obtendo assim biometano.
Tratamento do Digestado Líquido
A digestão anaeróbica a úmido precisa
recircular uma grande quantidade de
digestado no processo.
Sebigas utiliza um inovador sistema de
tratamento a ozônio do digestado líquido:
• Patentiado
• Fácil instalação
• Sem adição de produtos químicos
• Baixas despesas operacionais
Usinas de Biogás – Digestado
Usinas de Biogás – Sala de Controle
O sistema de controle desenvolvido pela Sebigas
garante:
• A operação segura da usina
• Minimizar a presença do operador no local
• Fácil utilização
• Sistema de controle remoto
• Sistema de monitoramento em tempo real
• Sistema de alarme SMS
• Software desenvolvido através da experiência
do Grupo Maccaferri
Usinas de Biogás a partir de Lixo Orgânico
Um dos desafios interessantes para o
futuro, é a transformação da fração
orgânica dos resíduos sólidos urbanos
(Lixo Orgânico) em biogás e sua
utilização para fins energéticos.
Sebigas acredita no potencial dessa
biomassa e desenvolveu um confiável
sistema anaeróbico a úmido.
Diagrama de blocos para uma usina de biogas a lixo orgânico
O lixo orgânico é processado através de um sistema de pré-tratamento feito
sob medida, tornando-se um purê.
O processo prevê duas etapas de digestão:
• Um primário que é alimentado com matéria fresca
• Um secundário onde a digestão é terminada e o biogás é armazenado em
um gasômetro antes da sua utilização no sistema de cogeração.
O digestado é tratado:
• Fração sólida para compostagem e transformação em fertilizante
• Fração líquida para um sistema específico de tratamento de águas
residuais
Pré-tratamento
LixoOrgânico
Biogás
Digestado
Cogerador
Fertilizante
TratamentoDigestores
Usina de Biogás para Lixo OrgânicoTriagem Manual
Classificação Preliminar
A triagem manual consiste em separar
a parte orgânica da inorgânica por
meio de profissionais capacitados.
Além da garantia de que os materias
que vão para os biodigestores são
corretos.
Com esse processo há a substituição
dos antigos catadores de lixo por
profissionais regularizados.
Sistema automático de pré-tratamento:
A linha de pré-tratamento é subdividida
nas fases seguintes:
• Abridor de sacos
• Peneiração
• Separação magnética
• Homogeneização
• Remoção de materiais inertesinertesDepois da remoção de material
indesejado, um pure orgânico é criado e
bombeado para a digestão anaeróbica.
Usina de Biogás para Lixo OrgânicoPré-Tratamento
Usina de Biogás para Lixo OrgânicoDigestores especiais
Sebigas implementa uma solução feita
sob medida, com base em nosso know-
how e experiência em diferentes áreas,
para eliminar os riscos comuns a esse
tipo de substrato.
Nossos Digestores possuem as
seguintes características:
• Fundo cônico para facilitar a
remoção de sedimentos
• Sistema de mistura eficaz
• Fácil manutenção dos componentes
Usina de Biogás para Lixo OrgânicoTratamento do Digestado Sólido
Sebigas implementa sistemas de
secagem do digestado, com base na
tecnologia já estabelecida, o que
permite ao cliente:
• Disponibilidade de material seco
pronto para uma fase posterior de
compostagem
• Redução significativa do volume do
digestado para ser armazenado de
acordo com os regulamentos
nacionais
Alguns números de Fortaleza
• População: 2.551.806 pessoas.
• Resíduo gerado por ano: 1.758.000 toneladas.
Esse valor corresponde somente ao que foi
gerado em Fortaleza.
• De uma maneira geral, a composição
gravimétrica encontrada em Fortaleza apresenta
em maior participação, resíduos de resto de
alimentos (34,9%).
• Já para resíduos estritamente domiciliares a
porcentagem sobe para 42,7% de orgânico
• Quantidade por dia do lixo orgânico: 1800toneladas.
700 kWe 100% Lixo OrgânicoAlimentação por Fração Orgânica (t/a) 21.500
1 Digestore Primário - Diâmetro (m) 16
1 Pós Digestor - Diâmetro (m) 16
Altura dos Digestores (m) 10
Produção de Biogás (m3/a) Aprox. 2.650.000
Produção de Metano (m3/a)* Aprox. 1.458.000
Produção Equivalente de Energia Elétrica(kWh/a)
5.292.000
Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo Orgânico no Parque tecnológico do município de Horizonte
Características da Usina
*Conteúdo de Metano aprox. 55%
Fluxograma
Tanque Final
Digestor
Sistema de pre-tratamento
Digestor com gasômetro
Cogerador
Tanque de carga
Estação de bombeamento
Tocha
Separador
Área de recepçãodo lixo
Tratamentodigestado liquido
LayoutTanque Final
Digestor Sistema de pre-tratamento
Digestor com gasômetro
Cogerador
Tanque de carga
Estação de bombeamento
Tocha
Sala de controle
Separador
Área de recepçãodo lixo
Tratamentodigestado liquido
Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo OrgânicoParque tecnológico do município de Horizonte
Plano de Negócios Preliminar
• Potência 700 kW• Produtividade min 8.400 h/a
• Preço para a instalação da Usina de Biogás a contrato EPC turn -key R$ 10.950.000
• Operação e Manutenção R$ 30 por hora � R$ 252.000 por ano• Trabalhadores e Veículos de carga R$ 120.000 por ano
• Economia de compra de energia elétrica 0,2 R$/kWh � R$ 1.058.000 por ano• Custo da coleta de resíduos orgânicos R$ 70 por tonelada � R$ 1.505.000 por ano
• Duração do plano 20 anos• Patrimônio 20%• Duração do Empréstimo 10 anos• Taxa de juros 10%
CARACTERÍSTICAS TÉCNICASCARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
DESPESAS DE CAPITALDESPESAS DE CAPITAL
DESPESAS OPERACIONAISDESPESAS OPERACIONAIS
RENDIMENTOSRENDIMENTOS
FINANCEIROFINANCEIRO
• Quantidade de Lixo Orgânico 21.500 t/a
Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo OrgânicoParque tecnológico do município de Horizonte
Plano de negócios - Resultados
• Taxa interna de retorno 17,3%
• Período de Recuperação 6 anos
10 MWe 100% Lixo OrganicoAlimentação por Fração Orgânica (t/a) 300.000
12 Digestores Primários - Diâmetro (m) 20
3 Pós Digestores - Diâmetro (m) 20
Altura dos Digestores (m) 12
Produção de Biogás (m3/a) Aprox. 36.795.000
Produção de Metano (m3/a)* Aprox. 20.237.000
Produção Equivalente de Energia Elétrica(kWh/a)
75.600.000
Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo OrgânicoCidade de Fortaleza
Características da Usina
*Conteúdo de Metano aprox. 55%
Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo OrgânicoCidade de Fortaleza
Plano de Negócios Preliminar
• Potência 10 MW• Produtividade min 8.400 h/a
• Preço para a instalação da Usina de Biogás a contrato EPC turn -key R$ 104.400.000
• Operação e Manutenção R$ 240 por hora � 2.016.000 R$ por ano• Trabalhadores e Veículos de carga R$ 1.500.000 por ano
• Preço de venda da energia elétrica 0,1 R$/kWh � R$ 7.560.000 por ano• Custo da coleta de resíduos orgânicos R$ 70 por tonelada � R$ 21.000.000 por ano
• Duração do plano 20 anos• Patrimônio 20%• Duração do Empréstimo 10 anos• Taxa de juros 10%
CARACTERÍSTICAS TÉCNICASCARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
DESPESAS DE CAPITALDESPESAS DE CAPITAL
DESPESAS OPERACIONAISDESPESAS OPERACIONAIS
RENDIMENTOSRENDIMENTOS
FINANCEIROFINANCEIRO
• Quantidade de Lixo Orgânico 300.000 t/a
Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo OrgânicoCidade de Fortaleza
• Taxa interna de retorno 22,8%
• Período de Recuperação 5 anos
biogas
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Lorenzo PianigianiProposal Engineer - BrazilSebigas S.p.A.Via Santa Rita21057 Olgiate Olona (VA) ItalyTel. +39 0331428421Mobile +393385376167 Skype: l.pianigianiMail: [email protected]
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www.sebigas.it
Federico TorrettaProposal Engineer - BrazilSebigas S.p.A.Via Santa Rita21057 Olgiate Olona (VA) ItalyTel. +39 0331428421Mobile +393665824138 Skype: torretta_sebigasMail: [email protected]