Análise teórica de tecnologias de recuperação energética do gás de aterro em Foz do Iguaçu
Data
2018-11-20
Autores
Garcia, Maiara Fernanda
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Editor
Resumo
A gestão dos resíduos sólidos urbanos abrange preocupações atuais da sociedade contemporânea nas quais se destacam os aspectos ambientais, econômicos e energéticos. O
crescimento da população e seu consumo inconsequente à nível global vêm afetando de
forma negativa e irreversível o meio ambiente e ameaçando o equilíbrio da biosfera e a
própria existência humana, esta situação exige resposta em âmbito governamental e civil.
No Brasil a criação da Política Nacional de Resíduos Sólidos e suas orientações para destinação final ambientalmente adequada abriu oportunidade para a recuperação energética
por meio de processos termoquímicos, rotas que se tem demostrado tecnicamente viáveis.
Este trabalho apresenta um estudo teórico feito sobre a realidade em Foz de Iguaçu-PR,
que destina todo o montante de resíduos sólidos gerado ao aterro municipal, segundo
dados apresentados no Plano Municipal de Saneamento Básico do município estima-se que
nos 10 primeiros anos de operação do aterro, foram dispostos em média 65 mil toneladas
anuais de resíduos, com participação de mais de 60% de matéria orgânica. A partir destas
e outras informações atualizadas realizou-se uma simulação da produção de gás de aterro
das duas células encerradas, utilizando como base teórica o modelo de decaimento de
primeira ordem do IPCC 2006. Com a vazão de gás de aterro prevista, para um horizonte
de 30 anos para cada célula, simulou-se dois cenário de conversão de energia térmica em
eletricidade optando por uma microturbina à gás operando via ciclo Brayton regenerativo
e um motogerador via ciclo Otto. A simulação realizada abrangeu a verificação de 3
distintos casos de excessos de ar, com objetivo de determinar qual o mais vantajoso, o
ponto de partida para tal determinação foi análise energética da planta, nos quais pode-se
visualizar os fluxos de energia em cada um dos casos. Os resultados obtidos apontam uma
faixa de vazão de biogás recuperado entre 5,97 a 195,07 Nm3/h , e para a simulação de
conversão em energia elétrica, para o caso do ciclo Brayton regenerativo estima-se que
seria possível a implantação de um planta termoelétrica com potência instalada de 85,53
kVa, que produziria diariamente 596,12 kWh/dia sendo capaz de atender a demanda de
consumo elétrico de 113 residências, para o caso do ciclo Otto, que apresentou melhores
resultados, estima-se que a quantidade de gás disponível seria capaz de alimentar uma
planta de potencia instalada de 200 kVa, gerando por dia 1393,2 kWh/ dia e e suprindo a
necessidade energética de aproximadamente 266 residências.
The management of urban solid waste covers current concerns of contemporary society in which environmental, economic and energy aspects stand out. Population growth and inconsistent global consumption have negatively and irreversibly affected the environment and threatened the balance of the biosphere and human existence itself. This situation requires a response at the governmental and civil levels. In Brazil, the creation of the Na- tional Solid Waste Policy and its guidelines for environmentally adequate final destination opened the opportunity for energy recovery through thermochemical processes, routes that have proven to be technically feasible. This work presents a theoretical study about the reality in Foz de Iguaçu-PR, which allocates all the amount of solid waste generated to the municipal landfill, according to data presented in the municipality’s Municipal Basic Sanitation Plan, it is estimated that in the first 10 years of operation of the landfill, an average of 65 thousand tons of waste were disposed of, with a share of more than 60 % of organic matter. From these and other updated information a simulation of the landfill gas production of the two enclosed cells was carried out, using as theoretical basis the first-order decay model of the IPCC 2006. With the expected landfill gas flow, for a horizon of 30 years for each cell, it was simulated two scenario of converting thermal energy into electricity by opting for a gas microturbine operating via the regenerative Brayton cycle and a motor generator via the Otto cycle.The simulation carried out included the verification of 3 different cases of excess air, in order to determine which was the most advantageous, the starting point for such determination was the energy analysis of the plant, in which one can visualize the energy flows in each one of cases. The results show a biogas flow rate recovered between 5.97 and 195.07 N m 3 /h, and for the conversion simulation in electric energy, in the case of the regenerative Brayton cycle it is estimated that it would be possible the installation of a thermoelectric plant with an installed power of 85.53 kVA, which would produce 596.12 kWh/day daily, being able to meet the electric consumption demand of 113 residences, in the case of the Otto cycle, which presented better results, it is estimated that the amount of gas available would be capable of supplying an installed power plant of 200 kVA, generating 1393.2 kWh/day per day and supplying the energy needs of approximately 266 homes
The management of urban solid waste covers current concerns of contemporary society in which environmental, economic and energy aspects stand out. Population growth and inconsistent global consumption have negatively and irreversibly affected the environment and threatened the balance of the biosphere and human existence itself. This situation requires a response at the governmental and civil levels. In Brazil, the creation of the Na- tional Solid Waste Policy and its guidelines for environmentally adequate final destination opened the opportunity for energy recovery through thermochemical processes, routes that have proven to be technically feasible. This work presents a theoretical study about the reality in Foz de Iguaçu-PR, which allocates all the amount of solid waste generated to the municipal landfill, according to data presented in the municipality’s Municipal Basic Sanitation Plan, it is estimated that in the first 10 years of operation of the landfill, an average of 65 thousand tons of waste were disposed of, with a share of more than 60 % of organic matter. From these and other updated information a simulation of the landfill gas production of the two enclosed cells was carried out, using as theoretical basis the first-order decay model of the IPCC 2006. With the expected landfill gas flow, for a horizon of 30 years for each cell, it was simulated two scenario of converting thermal energy into electricity by opting for a gas microturbine operating via the regenerative Brayton cycle and a motor generator via the Otto cycle.The simulation carried out included the verification of 3 different cases of excess air, in order to determine which was the most advantageous, the starting point for such determination was the energy analysis of the plant, in which one can visualize the energy flows in each one of cases. The results show a biogas flow rate recovered between 5.97 and 195.07 N m 3 /h, and for the conversion simulation in electric energy, in the case of the regenerative Brayton cycle it is estimated that it would be possible the installation of a thermoelectric plant with an installed power of 85.53 kVA, which would produce 596.12 kWh/day daily, being able to meet the electric consumption demand of 113 residences, in the case of the Otto cycle, which presented better results, it is estimated that the amount of gas available would be capable of supplying an installed power plant of 200 kVA, generating 1393.2 kWh/day per day and supplying the energy needs of approximately 266 homes
Abstract
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia,
Infraestrutura e Território da Universidade
Federal da Integração Latino-Americana,
como requisito parcial à obtenção do tí-
tulo de Bacharel em Engenharia de Energia.
Orientador: Prof.Dr. Luis Evelio G. Acevedo
Coorientador: Prof.Dr. Ricardo M. Hartmann
Palavras-chave
Recuperação energética, Biogás de aterro, Resíduos sólidos
Citação
GARCIA, Maiara Fernanda. Análise teórica de tecnologias de recuperação energética do gás de aterro em Foz do Iguaçu . 2018. 124 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de Energia) –
Universidade Federal da Integração Latino-Americana, Foz do Iguaçu, 2018