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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2022.tde-19122022-174303
Documento
Autor
Nome completo
Dayane Oliveira Santos Melo
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2022
Orientador
Banca examinadora
Schalch, Valdir (Presidente)
Barros, Regina Mambeli
Russo, Mario Augusto Tavares
Título em português
Gerenciamento dos resíduos sólidos orgânicos domiciliares de São Carlos-SP: análise do potencial de aproveitamento energético de biogás oriundo de aterro sanitário e biometanizadores
Palavras-chave em português
Biogás
Digestão anaeróbia
Energia
Resíduos sólidos urbanos
Resumo em português
O manejo inadequado dos resíduos sólidos urbanos caracteriza um risco para a saúde da população e para o meio ambiente. Embora o uso destes resíduos para geração de energia seja incentivado pela Política Nacional de Resíduos Sólidos, o aproveitamento energético por meio destes ainda é incipiente no Brasil. Neste contexto, o trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de aproveitamento do biogás advindo da digestão anaeróbia dos resíduos orgânicos domiciliares de São Carlos no aterro sanitário e em biometanizadores, em termos energéticos e econômicos. Desta forma, foi realizado um diagnóstico da situação atual do gerenciamento destes resíduos na cidade. Em seguida, realizou-se projeções referentes ao crescimento populacional, através dos métodos Geométrico e Decreasing Growth Rate, e geração de resíduos domiciliares para cidade durante 16 anos (2022-2038). De posse de tais informações, foi levantado o potencial de produção de energia elétrica para o aterro sanitário da cidade através do software LandGEM®, e para biometanizadores por meio da metodologia proposta por Cassini et al. (2003). Posteriormente, fez-se uma análise da viabilidade econômica destes projetos, considerando o sistema de compensação na Geração Distribuída e, como análise ambiental, foi utilizado o software WARM©, para avaliar a emissão de gases de efeito estufa para cenários alternativos de gerenciamento destes resíduos. Os resultados de projeção populacional por meio dos dois métodos escolhidos mostraram-se equivalentes. A projeção geométrica apresentou um crescimento populacional na cidade de 48,06%, entre 2010 e 2038, e a geração de resíduos mostrou a um aumento de 38,14% entre o período analisado (2022- 2038). Os resultados energéticos foram positivos para o cenário da cidade, visto que a potência ótima estimada para o aterro, baseada na metodologia de Silva et al. (2021), foi de 675 kW e para os cenários propostos nos biometanizadores, a potência máxima estimada foi de 604 kW e 2.002,15 kW. Os resultados econômicos foram satisfatórios para o aterro sanitário e para uma parcela considerável da análise para os biometanizadores. A análise ambiental mostrou que cenários alternativos de gerenciamento de resíduos domiciliares, como reciclagem e digestão anaeróbia, apresentam impactos positivos na redução de emissão de gases de efeito estufa, em cerca de 138,2%, além de uma economia de energia de aproximadamente 2.097 GWh. Neste sentido, os resultados do trabalho mostraram que o aproveitamento energético do biogás oriundo destes resíduos mitiga os impactos ambientais e possibilita a expansão do uso de energias sustentáveis no Brasil. A expectativa é de que os resultados expostos incentivem o uso destes resíduos para geração de energia na cidade de São Carlos, contribuindo com a gerenciamento de resíduos sólidos no município, envolvendo fins lucrativos de geração de energia e destinação ambientalmente adequada.
Título em inglês
Management of the household organic solid waste of São Carlos/SP: analysis of the energetic potential use of biogas from landfills and biomethanizers
Palavras-chave em inglês
Anaerobic digestion
Biogas
Energy
Urban solid waste
Resumo em inglês
The inadequate management of urban solid waste represents an environmental and human health risk. Although the use of these residues for energy generation is encouraged by the National Solid Waste Policy, this use is not well documented in Brazil. In this context, the main purpose of this work was to evaluate the potential of using biogas from the anaerobic digestion of household organic waste from São Carlos/SP in sanitary landfills and biomethanizers, in energetic and economic terms. In this way, a diagnosis of the current situation of the management of these wastes in the city was carried out. Then, projections were made regarding population growth by Geometric and Decreasing Growth Rate methods, and generation of household waste for the city during 16 years (2022-2038). With this information, the potential for electricity production for the sanitary landfill was surveyed using the LANDGEM® software, and for biomethanizers by the methodology proposed by Cassini et al. (2003). Subsequently, an analysis of the economic viability of these projects was carried out, considering the compensation system in the Distributed Generation and, as an environmental analysis, the WARM© software was used to evaluate the emission of greenhouse gases for alternative scenarios of management of these residues. The population projection results by the two chosen methods were equivalent. The geometric projection showed a population growth in the city of 48,06% between 2010 and 2038, and the generation of waste showed an increase of 38,14% between the analyzed period (2022-2038). The energy results were positive for the city scenario, since the estimated optimal power for the landfill, based on the methodology by Silva et al. (2021), was 675 kW and for the scenarios proposed for the biomethanizers, the estimated maximum power was 604 kW and 2.002,15 kW respectively. The economic results were satisfactory for the landfill and for a considerable portion of the analysis for the biomethanizers. The environmental analysis showed that alternative household waste management scenarios, such as recycling and anaerobic digestion, have positive impacts on reducing greenhouse gas emissions, by about 138,2% in addition to energy savings of approximately 2.097 GWh. In this sense, the results of the work showed that the energy use of biogas from these residues mitigates the environmental impacts and enables the expansion of the use of sustainable energy in Brazil. The expectation is that the exposed results will encourage the use of these wastes for energy generation in São Carlos, contributing to the management of solid waste in the city, involving for-profit energy generation and environmentally appropriate disposal.
 
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Data de Publicação
2022-12-20
 
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