Uso de resíduos urbanos para a produção de bioenergia: modelo de central de utilidades para aplicação na administração pública de municípios brasileiros

Abstract

Essa pesquisa tem como objetivo analisar a proposta de uma central de utilidades em municípios brasileiros que vise a recuperação energética através dos resíduos urbanos para a produção de bioenergia a partir dos processos de gaseificação, digestão anaeróbia e transesterificação, bem como a adequação dos padrões de edifícios do poder público municipal existentes para concessão de certificação de construção verde. A metodologia proposta para a análise energética consiste em usar os resíduos urbanos para produções de biogás através da digestão anaeróbia e gás de síntese através da gaseificação, sendo ambos para serem queimados em motor de combustão interna-gerador a fim de gerar energia elétrica para as instalações do poder público municipal, também utiliza-se óleo de cozinha usado (residual) para o processo de transesterificação para produção de biodiesel que posteriormente pode ser usado nas frotas de veículos do poder público municipal. A metodologia da análise econômica visa a viabilidade econômica considerando a receita anual esperada com a eletricidade gerada a fim de determinar o potencial de fluxo financeiro positivo. A análise ambiental fundamenta-se em determinar a eficiência ecológica considerando os motores de combustão interna-gerador acionados pelo gás de síntese e biogás para geração de eletricidade e apenas o motor de combustão interna com biodiesel para uso convencional. Os resultados obtidos da análise energética demonstram a eficiência e viabilidade da central de utilidades quanto a geração de energia elétrica, chegando a produzir até 9 vezes o necessário para atingir a autonomia energética a depender do caso, e uma produção expressiva de biodiesel, possibilitando a concessão da certificação de edifício verde. Dos casos analisados, apenas os municípios com 100.000 e 500.000 habitantes tiveram viabilidade econômica para execução da central de utilidades. Quanto a análise ambiental, os resultado referentes a geração de energia elétrica ficaram entre 0,45 – 0,50, indicando uma eficiência mediana. Conclui-se que a proposta de central de utilidades em municípios brasileiros que vise a recuperação energética através dos resíduos urbanos para a produção de bioenergia é viável dos aspectos energético, econômico e ambiental para municípios que tenham 100.000 habitantes ou mais.

This research aims to analyze the proposal for a utility plant in Brazilian municipalities that aims at energy recovery through urban waste for the production of bioenergy from gasification, anaerobic digestion and transesterification processes, as well as the adaptation of the standards of existing municipal government buildings for granting green building certification. The proposed methodology for the technical-energy analysis consists of using urban waste to produce biogas through anaerobic digestion and synthesis gas through gasification, both to be burned in an internal combustion engine-generator in order to generate electricity for municipal government facilities. Used cooking oil (residual) is also used for the transesterification process to produce biodiesel that can later be used in municipal government vehicle fleets. The methodology of the economic analysis aims at economic viability considering the expected annual revenue from the electricity generated in order to determine the potential for positive financial flow. The environmental analysis is based on determining the ecological efficiency considering the internal combustion engine-generator driven by synthesis gas and biogas for electricity generation and only the internal combustion engine with biodiesel for conventional use. The results obtained from the energetic analysis demonstrate the efficiency and viability of the utility plant in terms of electricity generation, producing up to 9 times the amount needed for energy self-sufficiency, depending on the case, and a significant production of biodiesel, enabling the granting of the green building certification. Of the cases analyzed, only the municipalities with 100,000 and 500,000 inhabitants had economic viability for the execution of the utility plant. Regarding the environmental analysis, the results related to electricity generation were between 0.45 and 0.50, indicating average efficiency. It is concluded that the proposal for a utility plant in Brazilian municipalities that aims at energy recovery through urban waste for the production of bioenergy is viable from the technical-energetic, economic and environmental aspects for municipalities with 100,000 inhabitants or more.