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1 SÍNTESE E OTIMIZAÇÃO DE UMA UNIDADE DE GERAÇÃO DE ENERGIA USANDO ESGOTOS URBANOS E RESÍDUOS SÓLIDOS AUXILIADO POR SOFTWARE SIMULADOR COSTA, G.B*; SANTOS, H. P. A; OLIVEIRA, A. K. C; ARAÚJO, K. M; e PANNIR, S. P.V. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA - CENTRO TECNOLÓGICO GRUPO DE PESQUISA DE CUSTOS E PROCESSOS – GPEC CEP: 59072-970 – NATAL/RN FONE: (084) 215-3769 FAX: (084) 215-3770 www.ufrngpec.hpg.com.br e-mail: [email protected] RESUMO O complexo tema da crise energética e do descontrolado descarte dos resíduos orgânicos (lixo) e dos esgotos urbanos, que é uma problemática ambiental, faz aumentar a busca de alternativas de aproveitamento de tais dejetos como matéria-prima para a obtenção de energia. Este trabalho propõe uma síntese de projeto usando o processo de compostagem e vale de oxidação para o tratamento destes rejeitos, produzindo biogás para a geração de energia, adubo orgânico e líquido. Tomou-se como referência a usina de compostagem de Guaratinguetá-SP. Para o desenvolvimento do presente trabalho fez-se com auxílio do software simulador SuperPró Designer a comparação de três cenários de usinas de tratamento uma com tratamento de resíduos orgânicos, outra com tratamento de esgoto, e a terceira com o tratamento combinado de resíduos orgânicos e esgotos, sendo que todos os cenários apresentam o processo de fermentação anaeróbica. Neste trabalho também é feita uma análise de importantes critérios como: custo de investimento e custo operacional para o sistema de produção de energia de biomassa residual. ABSTRACT The complex theme of the energy crysis and uncontrolled disposal of the organic waste and of the urban sewers, which lead to environmental problem, make it necessary to have increased search forwards alternatives of use of such residues as the raw material for production of energy. This work proposes a project synthesis using the composting process and it is biological oxidation race ponds for the treatment of the residues producing bio gas for generation of energy, organic and liquid fertilizer. The composting plant of Guaratinguetá-SP was taken as reference for this work development. In the work, with the help of software SuperPro Designer process simulator three scenarios of treatment plants sewage treatment, organic solid residues, and combined treatment are compared, where as all these include anaerobic fermentation. In this work, also were carried investment and cost analysis for the energy production system, from residual biomes. Palavras chaves: Síntese, Otimização, Resíduos sólidos, Esgoto urbano, INTRODUÇÃO Tendências mundiais tem revelado um crescente aumento nas tarifas de energia elétrica. Particularmente no Brasil, as grandes dimensões territoriais associadas aos elevados custos de implementação de redes de distribuição de energia, a poluição ambiental e a crescente necessidade de redução de custos operacionais tem impulsionado empresas e pesquisadores a desenvolver projetos de geração de energia elétrica usando Biogás (Carioca, 1982)e bioconversão (Lima, 1975). Estima-se que cerca de 440 milhões de toneladas de resíduos e subprodutos agro-industriais, agrícolas e animais são gerados anualmente no país. Mas apenas uma pequena fração destes, em torno de 5 a 8 %, é bem aproveitada no Brasil, enquanto esse

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SÍNTESE E OTIMIZAÇÃO DE UMA UNIDADE DE GERAÇÃO DE ENERGIA USANDO ESGOTOS URBANOS E RESÍDUOS SÓLIDOS

AUXILIADO POR SOFTWARE SIMULADOR

COSTA, G.B*; SANTOS, H. P. A; OLIVEIRA, A. K. C; ARAÚJO, K. M; e PANNIR, S. P.V.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTEDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA - CENTRO TECNOLÓGICO

GRUPO DE PESQUISA DE CUSTOS E PROCESSOS – GPECCEP: 59072-970 – NATAL/RN FONE: (084) 215-3769 FAX: (084) 215-3770

www.ufrngpec.hpg.com.br e-mail: [email protected]

RESUMO

O complexo tema da crise energética e dodescontrolado descarte dos resíduos orgânicos(lixo) e dos esgotos urbanos, que é umaproblemática ambiental, faz aumentar a busca dealternativas de aproveitamento de tais dejetos comomatéria-prima para a obtenção de energia. Estetrabalho propõe uma síntese de projeto usando oprocesso de compostagem e vale de oxidação parao tratamento destes rejeitos, produzindo biogás paraa geração de energia, adubo orgânico e líquido.Tomou-se como referência a usina de compostagemde Guaratinguetá-SP. Para o desenvolvimento dopresente trabalho fez-se com auxílio do softwaresimulador SuperPró Designer a comparação de trêscenários de usinas de tratamento uma comtratamento de resíduos orgânicos, outra comtratamento de esgoto, e a terceira com o tratamentocombinado de resíduos orgânicos e esgotos, sendoque todos os cenários apresentam o processo defermentação anaeróbica. Neste trabalho também éfeita uma análise de importantes critérios como:custo de investimento e custo operacional para osistema de produção de energia de biomassaresidual.

ABSTRACT

The complex theme of the energy crysisand uncontrolled disposal of the organic waste andof the urban sewers, which lead to environmentalproblem, make it necessary to have increasedsearch forwards alternatives of use of such residues

as the raw material for production of energy.This work proposes a project synthesis using thecomposting process and it is biological oxidation raceponds for the treatment of the residues producing biogas for generation of energy, organic and liquidfertilizer. The composting plant of Guaratinguetá-SPwas taken as reference for this work development. Inthe work, with the help of software SuperProDesigner process simulator three scenarios oftreatment plants sewage treatment, organic solidresidues, and combined treatment are compared,where as all these include anaerobic fermentation. Inthis work, also were carried investment and costanalysis for the energy production system, fromresidual biomes.

Palavras chaves: Síntese, Otimização, Resíduos sólidos, Esgoto urbano,

INTRODUÇÃO

Tendências mundiais tem revelado umcrescente aumento nas tarifas de energia elétrica.Particularmente no Brasil, as grandes dimensõesterritoriais associadas aos elevados custos deimplementação de redes de distribuição de energia, apoluição ambiental e a crescente necessidade deredução de custos operacionais tem impulsionadoempresas e pesquisadores a desenvolver projetos degeração de energia elétrica usando Biogás (Carioca,1982)e bioconversão (Lima, 1975).

Estima-se que cerca de 440 milhões detoneladas de resíduos e subprodutos agro-industriais,agrícolas e animais são gerados anualmente no país.Mas apenas uma pequena fração destes, em torno de5 a 8 %, é bem aproveitada no Brasil, enquanto esse

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aproveitamento chega a 36% em outros países. Odesenvolvimento de tecnologias, buscando soluçõesinovadoras, envolvendo menor risco, através depesquisas aplicadas, com viabilidade econômica eecológica(Lopes, 1994).

Estamos desenvolvendo pesquisa básica eaplicada neste campo de geração de energia usandobiomassa residual.

Selecionamos o uso de Biogás ou GásNatural dentre outras tecnologias alternativas paraprodução de energia elétrica pois estas duas sãobaseadas na combustão do metano, o que aproximaas respectivas avaliações técnicas e econômicas.Além disso, estes dois combustíveis sãoconsiderados limpos e possuem reservasabundantes ou facilidade de obtenção e seu uso emsubstituição de outros combustíveis, como amadeira por exemplo, resolve diversos problemasambientais (PannirSelvam, 1980).

Neste trabalho apresentamos comparaçõesde aspectos técnicos e econômicos para trêscenários, sendo o primeiro para o tratamento deresíduos orgânicos, o segundo para o tratamento deesgotos urbanos e o terceiro cenário para otratamento conjunto de resíduos orgânicos maisesgotos urbanos. Os produtos obtidos após osprocessos são Biogás para geração de energiaelétrica, Adubo orgânico e líquido carbonatado porcompostagem anaeróbica com equipamentosdisponíveis no mercado nacional.

Uma forma integrada de tratar os resíduossólidos orgânicos mais esgotos urbanos inclui umgrande número de medidas singulares e níveis deações interligadas da comunidade que envolve umobjetivo comum; acabar com o conceito antigo dasimples remoção e disposição dos resíduosorgânicos, e sim implantar um programa maiscomplexo baseado em uma solução definitiva paraos resíduos sólidos e esgotos urbanos (Marques,2001).

Embora o Brasil seja um país de origemagrícola, o país tem pouca tradição na produção decompostos através de resíduos orgânicosprovenientes principalmente de restos de comida,existindo somente 15 (quinze) instalações decompostagem, dentre as quais somente 2 (duas)estão em pleno funcionamento. Nem sequer háatualmente uma estimativa corrente da produção decompostos no Brasil (Marques, 2001).

Na prática o que se observa no Brasil, éque a tecnologia de compostagem tanto pelométodo aeróbio, anaeróbio ou misto não seencontra muito bem fundamentada, devido a váriasexperiências mal sucedidas, que logicamentesempre levaram à produção de um composto de máqualidade; o processo com um todo estádesacreditado no país (Bidone, 1999)

O que se objetiva neste trabalho é mostraruma importante valorização dos resíduos orgânicose dos esgotos urbanos através de uma compostagem

anaeróbia pela concepção de uma usina decompostagem anaeróbia de resíduos sólidosorgânicos, e esgotos urbanos, tendo como referênciauma usina de compostagem em Guaratinguetá-SP eoutra em Karlsruhe, na Alemanha, onde está técnicaestá em pleno desenvolvimento (Marquez, 2001).

REVISÃO DE PESQUISABIBLIOGRÁFICA

Devido ao elevado desperdício no Brasil,existe atualmente uma grande preocupação emrelação aos problemas causados pelas descargas deesgotos urbanos e resíduos sólidos orgânicos,provocando um desequilíbrio nos níveis deoxigenação da água e conseqüentemente morte dapopulação aquática ali existente (Carioca, 1982) e(Lima, 1975).

Destaca-se assim não só a importância dedespoluir, mas também, a geração de novastecnologias a partir de reciclagem desses resíduos eesgotos o que é a principal preocupação de nossapesquisa. (Lopes, 1994) e (PannirSelvam, 1996).

Investigações sobre os sistemas alternativosde geração de energia elétrica têm se concentradosobre o processo, deixando-se em segundo plano umdos principais objetivos que são os custos. Essacarência é mais evidente no caso de sistemas maissimples e econômicos. (Sgarzela, 1983).

O México, Índia, China e o Brasil, na décadade setenta, com a crise do petróleo, fizeram umaverdadeira corrida em busca de fontes alternativas deenergia sendo o biogás uma das fontes maispesquisadas, não somente pelo produto obtido(energia), mas também pela vantagem que apresentaem utilizar resíduos orgânicos residenciais,industriais ou agrícolas (Carioca, 1982).

Existem diversas plantas de tratamentoanaeróbico de resíduos sólidos que estão funcionandoem grandes escalas em vários países como FilipinasFrança, Taiti, Nova Zelândia, sendo a seus volumesmaiores que 500 m3 (Felizardo, 1988).

PROCESSO DE COMPOSTAGEM

A compostagem é um processo biológicoaeróbio e controlado de transformação de resíduosorgânicos, através de processos físicos, químicos ebiológicos em um composto estável que tenha comoprincipal função a de fertilizantes orgânicos (Bidone, 1999).

Além da produção de biogás podemosproduzir outros compostos como adubo orgânico efertilizante líquido carbonatados através dacompostagem (Bidone, 1999).

A compostagem, embora seja uma práticaremota, atualmente está em grande desenvolvimentoprincipalmente por dois motivos (Marques, 2001).

- o uso de fertilizantes orgânicos tem sidoreclamado principalmente nos países

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industrializados devido ao movimentonaturalista, mais intensamente revigoradonas últimas décadas;

- a grande difusão dos compostos orgânicospela exigência produtos mais saudáveis eproduzidos naturalmente sem a adição defertilizantes químicos.

Os principais métodos de Compostagemsão:

- Processo aeróbico;- Processo anaeróbico.

As principais vantagens do processoanaeróbico em relação ao processo aeróbico são:

- Espectro maior em relação aos diferentesmateriais de entrada;

- Balanço de energia sempre positivo;- Minimização das emissões;- Menor tempo de processamento;- Minimização de custos de investimentos

e custos de funcionamentos;- Excelente qualidade de composto;- Melhor layout possível de área;- Segurança no trabalho e técnicas de

proteção.E as desvantagens são:- Grandes volumes de esgotos produzidos;- Não opera com materiais estruturais,

ricos em lignina.

CO-PRODUTOS DE BIODIGESTÃO

O biofertilizante líquido (biolíquido) é aparte aquosa do biofertilizante natural quando seefetua o peneramento e a filtração, provocando-se aeliminação do conteúdo sólido. Este produto podeser usado em aspersão como adubo folhear oudiretamente no solo junto as raízes, bem comohidroponia . A assimilação pelas plantas se efetuacom muita rapidez, de modo que é muito útil nacultura de ciclo curto (PannirSelvam, 1980).

Além disso, já foi evidenciado empesquisas realizadas em vários países, que obiofertilizante possui efeitos, tais como fitohormonal, fungistático, bacteriostático, derepelencias contra insetos, nematecida e acaricida(PannirSelvam, 1996).

BIOCONVERSÃO AERÓBICA

Uma oxidação biológica usando aeradorocorre em um reator biológico de passes simplesonde a matéria orgânica solúvel é biodegradada aCO2 e H2O através da utilização de aeração artificiale cultura mista de microorganismos (Eckenfelder,1989). Ela nasceu da introdução de aeradores naslagoas de estabilização com o objetivo de reduzirproblemas que também pode ser feita através de valede oxidação onde o ar é fornecido por algasdiminuindo o consumo de oxigênio (PannirSelvam,1980).

BIODIGESTORES PARATRATAMENTO DE RESÍDUOSSÓLIDOS

Biodigestores são reatores que utilizamsistemas mistos de biomassa fixa e floculantes, taiscomo: decanto-digestores e filtros biológicos. Asfossas sépticas são unidades destinadas a tratar oesgoto de residências ou conjunto de residências. Odecanto-digestor é composto por três câmaras paradecantação e digestão e uma câmara utilizada comofiltro biológico chamado claridigester anaeróbico defluxo ascendente, sendo o leito filtrante composto detubos plásticos com pequena altura. Este sistema foiobjetivo de estudo de rendimento com remoção decarga orgânica, sólidos e coliformes, devido ao baixocusto. As características principais deste sistema sãoapresentadas na Tabela 1.

Tabela 1. Características dos Sistemas de Tratamentos deResíduos Domésticos usando Bioconversão Aeróbicas eAneróbicas

Processo Caracterís-tica

V(m3)

TDH(d)

%Remoção

(DBO)

N-Amoniamg\l

Oxidaçãode altataxa

agitação 2,4 1,0 49 21,0

Claridiges-Tor

anaeróbicosequencial 0,01 0,23 67 7,0

Fluxograma 1. Sistema de tratamento de esgoto – cenário 1

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METODOLOGIA PARA SELEÇÃOSISTEMAS PROCESSOS DOTRATAMENTO RESÍDUO SÓLIDOS EESGOTOS URBANOS

Existem diversos equipamentos para arealização de uma operação, no caso em estudoescolhemos o biodigestor de multi estágio por ser oque apresenta o menor grau de complexidadeoperacional como mostra experiências nasrealizadas na Felipinas, apresentando grau decomplexidade menor que o do tipo UASB que

utiliza fluxo ascendente. Os biodigestores de resíduossólidos apresentam um longo tempo de residência de20 a 25 dias, mas com a utilização demicroorganismos e bactérias pode se reduzir a 10 a15 dias (Felizardo, 1988).

Na seleção de equipamento de consumo deenergia elevada como os aeradores, foram eliminadasusando o processo de bioconversão microbiana dealgas e bactérias.

Optamos pela utilização de floculantesnaturais para substituir o uso de centrífugas, baseadoem experiência recente nesse laboratório.

Fluxograma 2. Sistema de tratamento de esgoto – cenário 2

Fluxograma 3. Sistema de tratamento de esgoto urbano + resíduos orgânicos – cenário 3

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DETALHAMENTO DO SISTEMA

PREPARAÇÃO PRELIMINAR DOSRESÍDUOS ORGÂNICOS

Todo o processo na usina de compostagemse inicia com a chegada do veículo coletor com osresíduos orgânicos coletados. O veículo de coletaserá inicialmente pesado, antes da descarga, atravésde uma balança localizada entre as duas comportas,sendo que cada veículo tem seu peso vazio pré-determinado.

O Material do veículo de coleta édescarregado diretamente em um silo de concreto.Os resíduos orgânicos coletados e descarregados nosilo devem ser transportados para uma esteirametálica vibratória e dosadora existente no silo.Sobre a esteira transportadora o material caminhapara um moinho helicoidal de engrenagens.

PREPARAÇÃO E UTILIZAÇÃODOSRESÍDUOS ORGÂNICOS

Os resíduos orgânicos pré-preparadosseguirão para um silo de série (intregado ao sistema– tanque de dissolução e separação).

O tanque de dissolução e separação produzdos resíduos orgânicos e com o acréscimo de águado processo uma solução apta a ser bombeada;além disto separa dos resíduos os materiaisestranhos e perturbadores (de grande volume)carregados inevitavelmente.

O objetivo deste tratamento de pré-tratamento é o de promover uma separaçãoeficiente e um bom rendimento dos trêscomponentes básicos da biomassa, paralelamente aum aumento significativo da susceptibilidade docomponente celulósico à hidrólise enzimáticafacilitando o processo de digestibilidade.

Os resíduos orgânicos livres de substânciaspertubadoras devem ser bombeados para o processode fermentação no reator de metano. Neste reator amassa deve ficar por 16 dias. Após este períodocerca de 45 % das substâncias orgânicas foramfermentadas e consequentemente decompostas. Oreator funciona com um sistema misto completo emque a certeza da produção de gás é feita peloabastecimento uniforme de substâncias nutritivasaos microorganismos.

DE RESÍDUO SÓLIDO ACOMPOSTO

Em média após 14 (quartoze) ou 16(dezesseis) dias será solução conduzida do reator demetano para uma centrífuga onde ocorre umadrenagem até 35 % em relação ao conteúdo deresíduos secos. Para a estabilização e uma melhordecantação a solução será misturada com um

produto químico que auxilia a floculação. Após adecantação, as substâncias sólidas (restos sólidos dafermentação e o futuro composto) são transportadasatravés de uma esteira helicoidal, da centrífuga paraum depósito de substâncias fermentadas, o líquidoresultante da drenagem é bombeado para oreservatório de água do processo.

TRATAMENTO DE ESGOTO

Este líquido armazenado, em umreservatório de água do processo forma com o tempouma espécie de malte rico em microorganismosdecompositores que auxiliam o processo o processode fermentação na fase de dissolução das substânciasorgânicas no tanque de dissolução e separação.

Este líquido é proveniente de biodigestoresde lixo orgânico e efluente obtido de decantação deesgoto é conduzido a estação de tratamento deesgotos que utiliza reator tipo vale de oxidação dealta taxa usando microalgas usando microalgas ebactérias microbiológicas.

A matéria sólida drenada, os restos dassubstâncias fermentadas, será misturada com omaterial estrutural (material rico em madeira) ecolocada em um box hermeticamente fechadochamado rottebox, Nesta fase, dentro do rottebox,através da aeração e o aquecimento da mistura atemperaturas em torno de 60 a 65 oC será feita ahigienização e uma pequena compostagem aeróbica.

Após isto, o material será enviado a um pátiocoberto para a fase final de maturação e a formaçãodo composto.

SISTEMA DE GERAÇÃO DEENERGIA

Escolhemos um sistema utilizando umbiodigestor de multi-estágios tipo convencional domodelo chinês modificado para uso de resíduossólidos triturados com sistema de recirculação combombas, de modo a atender a produção de gásnecessária para o consumo de gerador elétricomovido por um motor gerador elétrico comautonomia de 10hs (quando sem produção de gáspelos digestores). Este motor consome 3,4 m3 de gáspor hora de funcionamento. Um m3 de metano podegerar em torno de dois Kw/h. O motor empregadoneste processo funciona com biogás e tem rendimentode 30%, ou seja, apenas 30% da energia liberada pelaqueima do biogás é convertida em energia elétricapelo gerador.

DIMENSIONAMENTO DEEQUIPAMENTO USANDOSIMULADORES

Para a simulação do processo utilizou-se aseguinte seqüência: Iniciou-se, utilizando bancos dedados do Simulador SuperPró Designer, as

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substâncias e os agentes de transferência de calorque são utilizados durante o processo; selecionou-se os equipamentos utilizados no processo;descriminou-se as informações sobre as correntesde entrada e os parâmetros de processo; simulaçãode processo, realizando automaticamente ascálculos de balanço de massa, balanço energético einformações das correntes de saída; mudou-se osparâmetros relacionados com os modelos cinéticosde bioconversão do processo para se obter umaaproximação com os dados do projeto real comsucesso (Felizardo, 1988). Gerou-se relatórios debalanço de massas de processo e projeto global,custo e dimensionamento dos equipamentos, vazõese composições de saída dos equipamentos, taxa deresfriamento, fluxo de calor no secador efluxograma geral englobando os processos debioconversão, combustão e secagem.

ANÁLISE TÉCNICA-ECONÔMICA

O projeto começou com uma pesquisabibliográfica para verificação, estudo e seleção detecnologias já existentes sobre geração de energiaelétrica baseada na combustão do metano. Foramincluídos levantamentos feitos via Internet eCommut, sobre características dos substratos eprocessos de bioconversão.

O próximo passo foi a seleção e odimensionamento dos processos e equipamentosutilizados no projeto de biogás. Em fase final,analisamos e comparamos os resultados de umasimulação do funcionamento usando simulador deprocesso SUPERPRO inteligente INC deste projeto(PannirSelvam, 1996).

Brasil. Para desenvolvimento do projetocalculou o custo de operação variável, matéria-prima, mão-de-obra direta e indireta, equipamentose máquinas, depreciação, seguros, etc, auxiliado porcomputador (PannirSelvam, 1996). Para simulaçãofoi usado método computacional modular comprogramas desenvolvidos em software Excel versão97. O menu interativo disponível no programafacilitou o desenvolvimento de análise econômicado projeto preliminar.

PROJETO DE INVESTIMENTO

Inicialmente, baseado no dimensionamentodos equipamentos obtidos durante simulação doprocesso, há o cadastramento desses equipamentos,no intuito de realizar a atualização de seus custos.

Uma vez obtido dados de instalações ecusto de equipamentos de acordo comespecificações técnicas das máquinas eequipamentos obtidas através por simulador deprocessos de projeto procede-se o estuda da projetode custo.

PROJETO DE CUSTOS

Para a simulação econômica do projeto utilizou-se oQuatro Pro for Windows, com software desenvolvidopara calcular a viabilidade econômica de projetos deengenharia de custos atualizados Catual(PannirSelvam, 1996).Catual (Ca)=custo atualizado do equipamentodepende de Cbase (Cb)= custo do equipamentodisponível na literatura técnica; Aatual (Aa)=dimensionamento do equipamento obtido durantesimulação de processo; Abase (Ab)=dimensionamento do equipamento disponível naliteratura técnica e fator exponencial (e), índice atualde inflação (IAI) + índice base de inflação (IBI) (PannirSelvam, 1980).

Investimento Fixo: calculou-se talinvestimento, baseando-se nos custos edimensionamentos dos equipamentos, utilizando-seum modelo econômico baseado nos fatores de Lang eChilton (Pannirselvam, 1996) que engloba instalaçõeselétricas, instrumentação, tubulação, etc.(PannirSelvam, 1980).

Custo variável: Calculou-se se baseando naentrada de dados do nº de operadores e de supervisão(em função da necessidade dos equipamentos); Mão-de-obra indireta: calculou-se a partir de uma taxapercentual em relação à mão de obra direta. Matériaprima: calculou-se a partir de dados de consumo,obtidos durante simulação do processo, e o custounitário da substância, segundo preço de mercado,por unidade de volume ou massa.

Custo fixo: Utilizou-se uma taxa percentualde 10%, em relação ao investimento fixo, paracálculo de manutenção: eqüivale a 3,5% (taxapercentual arbitrária) do investimento fixo obtendo-secusto total:

Custo total = Custo variável + Custo fixo

RESULTADOS E DISCUSSÕES

ESTUDO DE CASO

Diante da escassez de informações de dadosfísicos químicos e termodinâmicos, custo deequipamentos efetuou-se um levantamento item aitem das principais etapas de processos. Para atenderas necessidades de geração de energia elétrica usandoneste caso, três alternativas/cenários foram estudadasem detalhes com projeto de investimento, custo eanálise de viabilidade econômica com fluxo de caixa.

Os resultados obtidos estão apresentado aseguir, para um projeto de estudo de caso de umacidade de 100.000,00 habitantes.

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Tabela 2. Custo de investimento comparativo para o tratamentode resíduos orgânicos - cenário 1.

Projeto de Processo simulados econvencional

Custo($/hab ano)

Compostagem aeróbicas(convencional)

8

Fermentação anaeróbica(Biotechnische-Alemanha)

50

Fermentação anaeróbica +Compostagem aeróbica (presentetrabalho)

96

Tabela 3. Custo de investimento comparativo para o tratamentode esgotos urbanos – cenário 2.

Projeto de Processos simulados econvencional

Custo($/hab ano)

Lodo ativado (convecional) 60-80Vale de oxidação 20-30Fermentação anaeróbica + vale de oxidação (presente trabalho)

115

Lodo ativado+ Digestor UASB

120

Tabela 4. Custo operacional comparativo para o tratamento deresíduos orgânicos – cenário 1.

Projeto de Processos simulados econvencional

Custo($/hab ano)

Compostagem Aeróbica(convencional)

2

Biodigestão anaeróbica 8,7Fermentação anaeróbica (presentetra-). + Compostagem aeróbica balho)

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Tabela 5. Custo de operacional comparativo para o tratamentode esgotos urbanos – cenário 2.

Projeto de Processos simulados econvencional

Custo($/hab ano)

Lodo ativado (convencional) 114Fermentação anaeróbica (presente + vale de oxidação trabalho)

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Tabela 6. Custo comparativo para o tratamento de resíduos +esgotos urbanos – cenário 3.

Custo Custo($/hab ano)

Investimento 200,00Operação 49,00

ANÁLISE DOS RESULTADOS

É impossível continuar no Brasil a coleta edisposição dos resíduos sólidos de formainadequada comprometendo a saúde pública e omeio ambiente. Medidas urgentes devem sertomadas, antes que o comprometimento do meio

ambiente se torne irreversível. Assim os municípiosbrasileiros devem revisar urgentemente o seu sistemaatual em relação ao lixo, para uso de geração deenergia.

Uma observação clara é que a forma decoleta de todos os resíduos sólidos em conjunto e aposterior separação e aproveitamento são inviáveiseconomicamente tanto pela contaminação dosmateriais recicláveis como pela produção de umcomposto de má qualidade.

Desta forma a implantação da coletaseletiva, o reaproveitamento dos materiais recicláveispara os municípios brasileiros como a estratégia maiscorreta de reaproveitamento dos resíduos sólidos,para geração de energia.

Uma importante análise a ser feita é todo oimpacto que medidas como estas podem contribuirpara melhora do meio ambiente.

A pesquisa básica aplicada relacionada comgeração de energia elétrica utilizando biomassaresidual envolve bioconversão aeróbica, anaeróbica efermentação semi-sólida de compostagem e envolveintegração de sistema de resíduo sólido e esgotourbano, mostrou-se mais econômico e ecológico.

A utilização de codigestão de lixoorgânico urbano junto com efluentes urbano éindispensável para viabilidade econômica dosistema de geração de energia de biomassa residual epela necessidade de suprir-se as demandas elétricas etérmicas e custo operacional do tratamento edespoluição.

Seleção de sistema de cogeração de energiautilizando bioconversão anaeróbica e aeróbica decusto mínimo que satisfaz aos requisitos técnicos,econômicos e ecológicos, torna-se útil o projetopreliminar de geração de energia de biomassaresidual desenvolvida.

CONCLUSÃO

Podemos ressaltar que a utilização dosoftware simulador SuperPró Designer v. 3.0 facilitoua síntese do projeto complexo de Fermentaçãoanaeróbica + compostagem aeróbica.

Os custos apresentados para a construção efuncionamento da usina de fermentação anaeróbica +compostagem aeróbica apresentou-se viável emrelação ao benefício social,

O presente trabalho apresentou altoinvestimento cerca de duas vezes maior que osprocessos convencionais, e apresentou 40 % menorno custo de operação., sendo um processo complexoe que necessita a implementação de cogeração e umestudo detalhado.

O trabalho futuro deve ser dirigido pelacomplementação do estudo apresentado incluindo-seestudo de viabilidade tecno-econômica de sistemadesenvolvida para diferentes cidades brasileira dosistema.

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BIBLIOGRAFIA

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AGRADECIMENTOS

Os autores gostariam de dedicar seussinceros agradecimentos ao CNPq/PIBIC;PPGEQ/DEQ/CT/UFRN e a ANP/PRH-14 pelosuporte financeiro e infra-estrutura.