Resumo

Apresenta-se neste artigo uma seleção dos principais resultados e lições aprendidas do Projeto de Medições de Biogás em Reatores Anaeróbios, que integra a coletânea de publicações do Projeto Brasil-Alemanha de Fomento ao Aproveitamento Energético de Biogás no Brasil (PROBIOGÁS). O estudo foi conduzido em 10 estações de tratamento de esgoto situadas em três regiões do Brasil (sul, sudeste e centro-oeste), a fim de caracterizar os principais aspectos que interferem na produção de biogás em reatores UASB/RALF e os respectivos potenciais de geração de energia elétrica. Para tanto, investigou-se quantitativa (vazão) e qualitativamente (concentrações de CH4, H2S e O2) a produção de biogás em período superior a um ano. Adicionalmente, a fase líquida foi caracterizada principalmente em termos de carga orgânica aplicada e removida. Os resultados demonstraram que a produção de biogás varia espacial e sazonalmente, sendo influenciada pelas configurações de projeto dos reatores anaeróbios. O teor mediano de metano no biogás esteve entre 70 a 81%, adequado para o aproveitamento energético em unidades de cogeração de eletricidade e calor. Todavia, para as concentrações observadas de sulfeto de hidrogênio (entre 233 e 2470 ppm), um tratamento para a remoção seletiva deste composto seria necessário.

Introdução

A tecnologia anaeróbia para o tratamento de esgoto sanitário pode ser considerada consolidada na América Latina, especialmente no Brasil, com destaque para a utilização de reatores anaeróbios de manta de lodo e fluxo ascendente (reatores UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket) para diversas escalas populacionais (CHERNICHARO et al., 2015). Entre os atributos favoráveis para sua aplicação, destacam-se os menores custos de implantação (CAPEX) e operação (OPEX), quando comparados à tecnologia aeróbia convencional, bem como a maior simplicidade operacional e baixa produção de lodo. Notadamente, as condições ambientais de países tropicais (especialmente a predominância de elevadas temperaturas) favorecem as etapas da digestão anaeróbia associadas à hidrólise e metanogênese, ao contrário do verificado em países de clima temperado (VAN LIER et al, 2008).

Uma característica marcante dos processos anaeróbios de tratamento de esgoto é a conversão da matéria orgânica em biogás, cujo principal componente é o metano (Noyola et al., 2006). Por sua vez, este composto apresenta elevado poder calorífico inferior – PCI (aproximadamente 10 kWh/m³CH4 (MORAN et al., 2010)), o que abre perspectiva para o aproveitamento energético do biogás. Não obstante, o potencial de aquecimento global do metano é cerca de 28 vezes superior ao do CO2 (IPCC, 2014), o que caracteriza a necessidade do correto gerenciamento da fase gasosa nos reatores anaeróbios.

No Brasil, a exploração do biogás, fonte de energia limpa e renovável, encontra-se em estágios iniciais, sendo a prática mais aplicada de manejo da fase gasosa a queima e posterior lançamento para a atmosfera. O aproveitamento de biogás para fins energéticos em sistemas de tratamento de esgoto sanitário depende de um maior conhecimento sobre os principais aspectos que interferem em sua produção, associados às características de projeto, construção e operação das ETEs. Poucos estudos tratam da caracterização quantitativa e qualitativa do biogás gerado em reatores UASB tratando esgoto sanitário, em escala real.

Tendo em vista a necessidade desses estudos no país, o Projeto Brasil-Alemanha de Fomento ao Aproveitamento Energético de Biogás no Brasil (PROBIOGÁS) atuou no sentido de fomentar a utilização do biogás como fonte de energia renovável em toda a sua potencialidade, dentro da realidade brasileira. Tal projeto foi proveniente da cooperação técnica entre o Governo Brasileiro, por intermédio da Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (SNSA) do Ministério das Cidades, e o Governo Alemão, por intermédio da Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH.

Nesse sentido, o presente artigo objetiva apresentar uma seleção dos principais resultados e lições aprendidas do Projeto de Medições de Biogás em Reatores Anaeróbios, que integra a coletânea de publicações do PROBIOGÁS. Logo, são caracterizados o comportamento da vazão e qualidade do biogás gerado em reatores UASB/RALF tratando esgoto sanitário, em escala plena, em diferentes regiões geográficas do país, bem como as principais variáveis interferentes em sua produção.

Autores: Carolina Bayer Gomes Cabral; Thiago Bressani Ribeiro; David Hoffmann; Priscilla Natalie Pereira Neves e Carlos Augusto de Lemos Chernicharo.