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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARAN

CENTRO DE ENGENHARIAS E CINCIAS EXATAS

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM BIOENERGIA NVEL DE

MESTRADO

AVALIAO DO POTENCIAL ENERGTICO DO BIOGS GERADO

EM ATERROS SANITRIOS QUE ATENDEM DIFERENTES FAIXAS

POPULACIONAIS

ANDRIELE RIMOLDI MELLO

TOLEDO PR BRASIL

FEVEREIRO DE 2016

ANDRIELE RIMOLDI MELLO

AVALIAO DO POTENCIAL ENERGTICO DO BIOGS GERADO

EM ATERROS SANITRIOS QUE ATENDEM DIFERENTES FAIXAS

POPULACIONAIS

Dissertao apresentada ao Programa de

Ps-Graduao em Bioenergia em

cumprimento parcial aos requisitos para

obteno do ttulo de Mestre em Bioenergia,

rea de concentrao em Biocombustveis.

Orientador: Dr. Samuel Nelson Melegari de

Souza

TOLEDO PR BRASIL

Fevereiro de 2016

Catalogao na Publicao elaborada pela Biblioteca Universitria UNIOESTE/Campus de Toledo. Bibliotecria: Marilene de Ftima Donadel - CRB 9/924

Mello, Andriele Rimoldi M527a Avaliao do potencial energtico do biogs gerado em

aterros sanitrios que atendem diferentes faixas populacionais / Andriele Rimoldi Mello. -- Toledo, PR : [s. n.], 2016.

109 f. : il. (algumas color.), figs., tabs.

Orientador: Prof. Dr. Samuel Nelson Melegari de Souza Dissertao (Mestrado em Bioenergia) - Universidade Estadual

do Oeste do Paran. Campus de Toledo. Centro de Engenharias e Cincias Exatas. Programa de Ps-Graduao Stricto sensu em Bioenergia, 2015.

Inclui Bibliografia

1. Bioenergia Dissertaes 2. Biogs 3. Resduos slidos 4. Aterro

sanitrio 5. Energia eltrica - Produo 6. Energia Fontes alternativas I.

Souza, Samuel Nelson Melegari de, orient. II.T

CDD 20. ed. 665.776

SUMRIO

1 INTRODUO ................................................................................................... 13

1.1 Justificativa ................................................................................................... 14

1.2 Objetivos ....................................................................................................... 14

2 REVISO BIBLIOGRFICA .............................................................................. 16

2.1 Reservas energticas .................................................................................. 16

2.2 Resduos Slidos Urbanos (RSU) ............................................................... 17

2.3 Formao do biogs .................................................................................... 20

2.4 Sistemas de aproveitamento do biogs de aterro sanitrio ..................... 22

2.4.1 Sistema de extrao e tratamento do biogs .............................................. 23

2.4.2 Queima em flare .......................................................................................... 24

2.4.3 Sistema de gerao de energia eltrica ...................................................... 24

2.5 Utilizao do biogs ..................................................................................... 25

2.6 Fatores regulamentrios para uso e comercializao de energia na

gerao distribuda ............................................................................................ 26

2.6.1 Leiles de energia eltrica ........................................................................... 28

2.6.2 Comercializao na microgerao e minigerao distribuda ..................... 29

2.7 Contribuio ambiental ................................................................................ 32

2.8 Sistemas implantados para aproveitamento energtico do biogs de

aterros ................................................................................................................. 33

3 METODOLOGIA ................................................................................................ 35

3.1 Delimitao do estudo ................................................................................. 35

3.2 Quantificao do biogs gerado ................................................................. 37

3.3 ndice de Recuperao de Biogs (IRB) ..................................................... 41

3.4 Potencial de gerao de energia eltrica ................................................... 42

3.5 Clculo do custo de gerao de energia eltrica com biogs de aterro . 43

3.6 Determinao da viabilidade econmica da gerao de energia eltrica

com biogs de aterro ......................................................................................... 46

4 RESULTADOS E DISCUSSO ......................................................................... 50

4.1 Estudo 1 ........................................................................................................ 50

4.1.1 Gerao de resduos slidos urbanos ......................................................... 50

4.1.2 Potencial de produo de biogs ................................................................ 52

4.1.3 ndice de recuperao do biogs (IRB) ....................................................... 56

4.1.4 Potencial de gerao de energia eltrica .................................................... 59

4.1.5 Custo de gerao de energia eltrica .......................................................... 62

4.1.6 Anlise de viabilidade econmica ............................................................... 66

4.2 Estudo 2 ........................................................................................................ 74

4.2.1 Gerao de resduos slidos urbanos ......................................................... 74

4.2.2 Potencial de produo de biogs ................................................................ 75

4.2.3 ndice de recuperao do biogs (IRB) ....................................................... 79

4.2.4 Potencial de gerao de energia eltrica .................................................... 81

4.2.5 Custo de gerao de energia eltrica .......................................................... 84

4.2.6 Anlise de viabilidade econmica ............................................................... 88

4.3 Viabilidade nos casos em que a comercializao pode ser feita por

compensao ou venda de energia .................................................................. 96

5 CONCLUSO .................................................................................................. 102

REFERNCIAS ................................................................................................... 103

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Principais materiais coletados junto aos resduos slidos urbanos no

Brasil em 2012 ..................................................................................................... 18

Tabela 2. Fases de degradao dos resduos e gerao do biogs .................... 20

Tabela 3. Populaes atendidas pelos aterros em estudo ................................... 36

Tabela 4. Teor de carbono orgnico degradvel para cada componente do resduo

............................................................................................................................. 38

Tabela 5. Fator de correo de metano segundo os tipos de aterro ................... 39

Tabela 6. Cenrios de anlise de custo de gerao de eletricidade com biogs de

aterros .................................................................................................................. 45

Tabela 7. Cenrios considerados para o clculo da viabilidade econmica de

gerao de eletricidade com biogs para aterros de diferentes tamanhos .......... 49

Tabela 8. Quantidade anual mdia de Resduos Slidos Urbanos gerados em 15

anos de vida til de um aterro para o Estudo 1 .................................................... 51

Tabela 9. Variveis utilizadas na estimativa da vazo de metano nos Estudos 1 e 2

............................................................................................................................. 52

Tabela 10. Gerao anual de biogs (m.h-1) para o Estudo 1 ............................. 53

Tabela 11. ndice de recuperao de biogs (IRB) para o Estudo 1 .................... 57

Tabela 12. Equaes de correlao para produo de biogs em funo da

capacidade do aterro Estudo 1 .......................................................................... 58

Tabela 13. Estudo 1 - Potncia de gerao de eletricidade para 20%, 25% e 30%

de eficincia (kW) ................................................................................................. 59

Tabela 14. Correlao de potncia em funo da capacidade do aterro para Estudo

1 ........................................................................................................................... 62

Tabela 15. Estudo 1 Custo de gerao de energia eltrica ............................... 63

Tabela 16. Correlaes de custo de produo de eletricidade para capacidades do

Estudo 1 ............................................................................................................... 66

Tabela 17. Estudo 1. Anlise de viabilidade econmica ...................................... 67

Tabela 18. Quantidade anual mdia de Resduos Slidos Urbanos ger