Potencial da digestão anaeróbia na gestão de resíduos e produção de energia renovável : um estudo de caso

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Centro de Desenvolvimento Sustentável, 2017.O trabalho analisa o aproveitamento energético dos resíduos alimentares gerados no Restaurante Universitário (RU) da Universidade de Brasília (UnB), com a finalidade de avaliar o potencial desses materiais na redução das emissões de gases de efeito, do volume de resíduos aterrados, recuperação de materiais e produção de energia renovável. Com bases em dados primários colhidos no local e, secundários, obtidos na literatura e, recorrendo a métodos de observação/medição direta e revisão bibliográfica, o trabalho analisa o fluxo dos resíduos alimentares gerados no local, suas propriedades físicas/químicas e seu potencial energético. Usa o método de balanço de massa e energia para quantificar os potenciais benefícios econômicos, sociais e ambientais derivados da sua valorização e, alguns elementos do método de decisão multicritério (ADM), para aferir as possibilidades, as limitações e os desafios que a implementação dessa tecnologia coloca para a comunidade universitária local. De acordo com a metodologia adotada, os resultados do estudo sugerem um fluxo considerável de resíduos estimado em 2,184 toneladas por dia, equivalentes a uma produção anual de 797,16 toneladas, com um potencial energético de cerca de 6,6 kl de biogás anuais, correspondente a um potencial de produção de 83,3 m3 por tonelada de resíduos alimentares. Consumido in situ, o biogás (metano) gerado representa uma economia potencial de 64% no consumo de gás de cozinha, além da redução nos custos de coleta, transporte e deposição final, estimados em torno de R$ 21.000 anuais. A recuperação de materiais na ordem de 36% e desvio da matéria orgânica na ordem de 26% são outros potenciais benefícios derivados da aplicação da digestão anaeróbia no tratamento de resíduos gerados no local, acrescidos do desvio de gases de efeito estufa na ordem de 106 kgCO2eq por tonelada de resíduos alimentares gerados, equivalentes a 84,7 tCO2eq por ano. O ensaio de uma planta experimental de biodigestão dos resíduos alimentares do RU resultou numa produção média de biogás na ordem de 0,8 m3/dia, equivalente a 120 dm3 /kg SV, com baixa concentração de metano (1.500 ppm) e, por conseguinte, não inflamável. A análise do desempenho do ensaio experimental revelou que não obstante o potencial energético existente nos resíduos gerados no local, certos aspetos de natureza tecnológico operacional, como o domínio do processo bioquímico, planejamento etc., precisam ser aprimorados para explorar com maior eficácia tal potencial, em benefício do Restaurante da Universidade de Brasília, em particular, e da comunidade acadêmica local, no geral.This work analyzes the energy utilization of food waste generated at the University Restaurant (RU) of the University of Brasília (UnB), in order to evaluate the potential of these materials in the reduction of greenhouse gas emissions, reduction of landfilled volume and Renewable energy production. Based on the primary and local data obtained in the literature, the work analyzes the flow of food residues generated on the site, its physical/chemical properties and its energy potential, using methods of direct observation/measurement and bibliographic review. It uses the mass and energy balance method to quantify the potential economic, social and environmental benefits derived from its valorization, and some elements of the multicriteria decision method (ADM) to gauge the possibilities, limitations and challenges that the implementation of this technology poses for the local university community According to the methodology adopted, the results of the study suggest a considerable waste stream estimated at 2.184 tons per day, equivalent to an annual production of 797.16 tons, with an estimated energy potential of 6.6 KL of biogas, corresponding to a production of 83.3 m3 per ton of food waste. Consumed in situ, the biogas (methane) generated represents a saving of 64% in the consumption of cooking gas, in addition to saving the costs of collection, transportation and final disposal estimated at around R$21000 per year. The recovery of materials in the order of 36% and organic matter deviation in the order of 26% are other potential benefits derived from the application of anaerobic digestion in the treatment of on-site waste, plus sequestration of greenhouse gases in the order of 106 kgCO2eq per ton of food waste generated, equivalent to 84.7 tCO2eq per year. Testing of an experimental biodigestion plant for RU food waste resulted in a mean biogas production of around 0.8 m3/day, equivalent to 120 dm3/kg SV, with a low methane concentration (1500 ppm). The experimental performance analysis revealed that despite the energetic potential of locally generated waste, to take advantage of this, certain aspects of a technological-operational nature such as the biochemical process domain, planning, etc., need to be improved to explore with greater effectiveness the energy potential of the residues generated in the place, for the benefit of the Restaurant of the University of Brasília in particular and of the local academic community in general