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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-
r3_XzXSl2WM&tbnid=o34d9GF9tgto_M%3A&vet=10ahUKEwjTwv6905rUAhXJvZAKHZfiDA4QMwh8KFIwUg..i&w=1000&h=589&bih=718&biw=1326&q=dry%20anaerobic%20digestor&ved=0
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).
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