Desenvolvimento de soluções tecnológicas a partir do biogás produzido em sistemas de tratamento de esgotos e aterros sanitários para geração de Energia Elétrica

José Fernando Jucá, professor titular do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental do Centro de Tecnologia e Geociências (CTG) da UFPE, é o coordenador do projeto “Desenvolvimento de soluções tecnológicas a partir do biogás produzido em sistemas de tratamento de esgotos e aterros sanitários para geração de energia elétrica”. Com o apoio administrativo da Fade-UFPE, estes estudos permitiram a criação de uma rede de pesquisa financiada pela FINEP, coordenada pela UFPE, envolvendo a UFC, UFCG, UFES, UFMS, COPPE/UFRJ, UNIOESTE, ITAI/ITAIPU e UFSC.

A rede de pesquisa do projeto, relacionado ao saneamento ambiental, estudou os processos que otimizam a produção de biogás e o seu posterior aproveitamento como fonte de energia elétrica. Para tal, a rede se comprometeu a desenvolver soluções tecnológicas a partir do biogás de sistemas de tratamento de esgotos e aterros sanitários, visando a geração distribuída de energia, de forma a atender os requisitos exigidos pelas concessionárias de energia elétrica.

Buscando um olhar mais estratégico para o lixo, uma das soluções, capaz de gerar um duplo benefício – destino dos resíduos e aproveitamento econômico – é a utilização do biogás, gás produzido a partir da decomposição da matéria orgânica por bactérias. Além de ser uma fonte de energia limpa e renovável, o combustível aproveita o que é descartado no meio ambiente, promovendo uma economia circular. Como prova do potencial do biogás, a ONU passou a considerá-lo a principal opção para as empresas avançarem em suas jornadas net zero, reduzindo suas emissões, sobretudo nas operações de suas fábricas e no transporte logístico de seus empreendimentos.

Utilizando o biogás como fonte primária de energia e adotando metodologias que comercializam energia elétrica por geração distribuída, os estudos propostos neste trabalho tiveram base em oito subprojetos, medidas que procuraram estimular a eficiência da produção de biogás nos aterros e nos sistemas de esgoto sanitário; desenvolver tecnologias capazes de armazenar e purificar o biogás desses locais; caracterizar diferentes sistemas de conversão de biogás em energia elétrica; promover uma avaliação técnica dos diferentes sistemas de proteção e obter controle no atendimento relacionado aos aspectos técnicos da concessionária de distribuição.

O biogás gerado em sistemas anaeróbios de tratamento de esgoto pode ser incrementado por meio da utilização de reatores RAFA (reator anaeróbio de fluxo ascendente) – tecnologia de tratamento biológico de esgotos – sob diferentes configurações, além da utilização da biomassa de microalgas crescidas em lagoas de polimento de alta taxa com efluentes de reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário, ou seja, um depósito que recebe água contaminada para que seja decantada e tratada. Dentre os processos de tratamento de esgoto, os processos anaeróbios têm como grande vantagem a geração de metano para aproveitamento energético, permitindo a concepção de sistemas de tratamento com elevada sustentabilidade energética e com baixos impactos ambientais. Por outro lado, o tratamento anaeróbio não apresenta elevada eficiência de remoção da matéria orgânica e eliminação de microrganismos, obrigando a adoção de sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios para se atingir os parâmetros de lançamento preconizado na legislação Brasileira.

No estudo da geração de biogás em aterros sanitários e na verificação da velocidade de degradação dos resíduos, realizou-se diversas análises de composição gravimétrica e volumétrica. Na UFPE, foram caracterizados resíduos orgânicos, análises de umidade, sólidos, pH, amônia, nitrito, nitrato e parâmetros relacionados à demanda química e bioquímica do oxigênio,  DQO, DBO, COT. Essa definição procurou identificar a influência da composição físico-química e biológica dos resíduos sólidos e das emissões pelas camadas de cobertura.

O projeto atingiu diversas metas, pesquisando desde a geração de gases até o seu processo de purificação. A ênfase demonstrada no trabalho propôs a utilização de digestores anaeróbios e de técnicas de aproveitamento energético em aterros sanitários, visto que o país ainda possui poucas experiências no ramo. Esses estudos serão capazes de mitigar os problemas de degradação ambiental – apresentando uma redução da emissão de gases de efeito estufa – e contribuirão na minimização de condições insalubres para a sociedade, bem como na tendência de aproveitamento dos resíduos.

Os resultados obtidos estão associados à inovação, eficiência e custo, medidas com potencial de auxiliar gestores públicos a enfrentarem o desafio do aproveitamento do biogás. A iniciativa viabilizou a integração de pesquisadores de diferentes instituições, tendo, por consequência, uma troca de informações, capacitação continuada das instituições e o estímulo ao desenvolvimento de parcerias. Como contribuição científica e tecnológica para a melhoria das condições de saneamento e habitação, a abordagem relativa aos estudos dos resíduos sólidos urbanos vem demonstrando que a valorização dos materiais, na forma de reciclagem, dos compostos orgânicos e da energia poderão direcionar os principais objetivos propostos pela Política Nacional de Sólidos.