Aproveitamento energético do biogás em indústria de conservas alimentícias, Provas de Engenharia Sanitária

Baixe Aproveitamento energético do biogás em indústria de conservas alimentícias e outras Provas em PDF para Engenharia Sanitária, somente na Docsity! 5 AVALIAÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIOGÁS PARA FINS ENERGÉTICOS DE UMA LAGOA ANAERÓBIA EM ESCALA REAL DE INDUSTRIA DE CONSERVAS ALIMENTÍCIAS Alexia Cristina Ruediger Florianópolis 2017 Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental Trabalho de Conclusão de Curso UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL AVALIAÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIOGÁS PARA FINS ENERGÉTICOS DE UMA LAGOA ANAERÓBIA EM ESCALA REAL DE INDUSTRIA DE CONSERVAS ALIMENTÍCIAS ALEXIA CRISTINA RUEDIGER Trabalho submetido à Banca Examinadora como parte dos requisitos para Conclusão do Curso de Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental - TCC II BANCA EXAMINADO] | Prof”. Paulo Belli Filho, Dr. (Orientador) Engº Carolina Bayer Gomes a MSc. (Co-orientadora) Prof”. Maria Elizá Nagél Hassemer, Dr”. (Membro da Banca) As - f A Engº. Carina Malinowsky, MSc. (Membro da Banca) FLORIANÓPOLIS, (SC) JUNHO/2017  Este trabalho é dedicado aos meus pais, que não medi- ram esforços em me fornecer, com muito amor, a melhor educação possível. AGRADECIMENTOS Não sei como os demais acadêmicos se sentem quando agradecem primeiramente a Deus, mas não quero que esse meu agradecimento seja mais um clichê dentre muitos. Talvez Deus não tenha influenciado dire- tamente no meu resultado, mas Ele me guiou através de algumas grandes dificuldades e sem o seu grande amor e bondade eu não teria chegado onde cheguei. Posso dizer que o Senhor é o pilar que me sustenta. Minha família segue na lista de agradecimentos como uma base que posso confiar e me confortar, pois não irá ruir. Sem o suporte da fa- mília e a educação que me deram, não teria nem ingressado na faculdade, por isso posso me sentir realmente privilegiada. Aos amigos que estiveram ao meu redor enquanto nos erguíamos a esse patamar, também meu muito obrigado. A experiência de cada um é somada para que juntos alcancemos um único objetivo, apesar da esco- lha de temas tão distintos. Meus agradecimentos aos acadêmicos e profissionais que me au- xiliaram na construção de um projeto com o rigor acadêmico necessário, guiando-me para a construção de um trabalho com o nível desejado e além disso, instigando-me a me destacar, buscando resultados além da expec- tativa inicial. Refiro-me ao orientador prof. Dr. Paulo Belli Filho, à co- orientadora MSc. Carolina Bayer Gomes Cabral e ao Prof. Dr. Ricardo Hartmann. Tenho agradecimentos especiais ao diretor industrial John A. Ru- ediger, ao mestre de produção Jorge Guenther, ao Contramestre James Eduardo Souza, aos auxiliares de produção Ricardo Beyer e Maicon San- tos Lima e ainda ao ex-presidente da Hemmer Marcos I. Ruediger. Esses profissionais me forneceram informações necessárias para a construção do trabalho, muito me ensinaram sobre os processos industriais e me en- grandeceram com suas experiências nas suas profissões. Agradeço à Elisa Achterberg, Lorena Pansard, Jahnet Ruediger, Rejane Jansen, Jaqueline Cremonini, Nicole Friedrich Neumann, Jaque- line Carneiro Kerber, Ana Júlia Maske e Thiago Zumach pelo grande apoio psicológico e emocional diante dessa etapa de mudanças na minha vida, muito obrigada. ABSTRACT The present study evaluated the potential of energy generation from the biogas produced by the anaerobic treatment system of a vegetable canning industry located in Blumenau/SC. The treatment system consists of two sandboxes, one peg for retention of coarse solids, Dortmund decanter, facultative anaerobic lagoon followed by a polishing pond in series. Seven dump collections were performed before and after the anaerobic lagoon for analysis of COD, Total Solids and Suspended Solids. The mean flow recorded by the collections was 374 m³/day, ranging from 136 m³/day to 522 m³/day. The COD removal efficiency was calculated in 58.7%, with the mean input being 2124.0 mg/L and the output 387 mg/L. The result of Total and Suspended Solids was quite variable, reaching negative efficiency results at the exit of the anaerobic lagoon. It is as- sumed, therefore, that the lack of removal of the bottom sludge negatively affects the efficiency of the lagoon, and it is necessary to perform the maintenance regularly. The inlet pH varied from 4.18 to 11.70, and at the anaerobic lagoon outlet showed regularity, remaining between 6.31 and 7.02. The temperature of the liquid at the entrance varied from 18 to 35 °C, and at the outlet from 19 to 28 °C, with an average of 24 °C. Biogas production was estimated and had an average of 146.3 m³Biogas/day, with a composition of 65% of methane. The savings on wood for the boiler estimated for an annual extrapolation was 142 m³ of firewood, avoiding the cutting of 47 eucalyptus trees per year. The electric power production potential was estimated at 466.7 kW/day, which would be used at rush hour (3h / day), would be enough to supply 100% of the diesel oil consumption and 91.2% of the current consumption at that time. KEYWORDS: Canning Industry, Anaerobic Treatment, Biogas, Energy Use. LISTA DE FIGURAS Figura 1- Caldeira flamotubular. ................................................................. 13 Figura 2 - Caldeira aquatubular. .................................................................. 14 Figura 3 - Caldeira flamotubular com ante-fornalha de paredes de água. ... 15 Figura 4 - Representação esquemática de uma lagoa anaeróbia coberta. .... 20 Figura 5 – Fluxograma das etapas empregadas na metodologia. ................ 22 Figura 6 – Localização da indústria no município de Blumenau/SC. ......... 23 Figura 7 – Fluxograma do processo industrial: vegetais. ............................ 25 Figura 8 – Processo de limpeza mecânica do pepino (18/04/17). ............... 27 Figura 9 – Cozimento da beterraba, com saída de efluente de coloração avermelhada direcionada ao sistema de drenagem – 07/02/17. ................... 27 Figura 10 – Lavagem de cogumelo para diminuir o teor de metabissulfito de sódio do produto. ........................................................................................ 28 Figura 11– Poço de bombeamento (26/01/17). ........................................... 30 Figura 12– Peneira hidrostática (26/01/17). ................................................ 31 Figura 13– Chegada do efluente recalcado no decantador Dortmund (21/02/17). ................................................................................................... 31 Figura 14– Decantador Dortmund (21/02/17). ............................................ 32 Figura 15– Contentor de polietileno contendo Hidróxido de Sódio (soda cáustica) (21/02/17). .................................................................................... 32 Figura 16– Identificação de líquido perigoso no contentor de polietileno (21/02/17). ................................................................................................... 33 Figura 17 – Tratamento secundário: lagoa anaeróbia (16/07/16). ............... 33 Figura 18 – Detalhe da lagoa anaeróbia, com presença de escuma e algas (16/07/16). ................................................................................................... 34 Figura 19 – Detalhe da lagoa anaeróbia, com presença de escuma e algas (07/02/17). ................................................................................................... 34 Figura 20 – Saída do efluente da lagoa anaeróbia por meio de três tubulações (16/07/16). ................................................................................................... 35 Figura 21 – Lagoa facultativa anaeróbia (direita) e lagoa de polimento (esquerda), com caixa de passagem entre as mesmas (16/07/16). ............... 35 Figura 22 – Tratamento secundário: lagoa de polimento (16/07/16). ......... 36 Figura 23 – Detalhe da lagoa de polimento, com resquícios de algas e coloração avermelhada (16/07/16). ............................................................. 36 Figura 24 – Detalhe da entrada do efluente na lagoa de polimento (após lagoa facultativa anaeróbia) (16/07/16). ............................................................... 37 Figura 25 – Detalhe da manta geotêxtil, presente em ambas as lagoas e detalhe da canalização de exaustão de ar para instalação (16/07/16). ......... 38 Figura 26 – Calha Parshall presente ao final do tratamento (16/07/16). ..... 38 Figura 27 – Rio Testo próximo à indústria, corpo hídrico receptor do efluente tratado (16/07/16). ....................................................................................... 39 Figura 28– Esquema do tratamento de efluentes instalado na indústria. ..... 39 Figura 29 – Indicação dos pontos de coleta “A”, “CP” e “E”. .................... 42 Figura 30 – Amostras, da esquerda para a direita: Ponto E (CP-02), chegada do efluente recalcado no decantador Dortmund (Ponto A) e CP-01 (Ponto CP) (04/04/17). ................................................................................................... 42 Figura 31 - Instrumentos de medição: pHmetro PG1400 calibrado e termômetro. ................................................................................................. 43 Figura 32 – Medição de pH e temperatura das amostras. Da esquerda para a direita: CP-02 (Ponto E), chegada do efluente recalcado no decantador Dortmund (Ponto A) e CP-01 (Ponto CP) (18/04/17). ................................ 43 Figura 33 – Armazenagem das amostras na câmara frigorífica da fábrica a 2 – 5 ºC (21/03/17). ........................................................................................ 44 Figura 34 – Realização da mistura das amostras coletadas no CP-02 (Ponto E) (21/03/17). .............................................................................................. 44 Figura 35 – Coleta de efluente e aferição de vazão pelo método balde e cronômetro na caixa de passagem entre as duas lagoas (Ponto E) (21/02/17). ..................................................................................................................... 46 Figura 36 – Gerador de energia WEG com motor Cummins, de capacidade nominal 450 KVA. ...................................................................................... 50 Figura 37 – Consumo mensal de energia elétrica no ano de 2016. ............. 50 Figura 38 - Demanda de energia mensal no horário de ponta no ano de 2016. ..................................................................................................................... 51 Figura 39 – Vazões de entrada aferidas pelos métodos de proporção da água tratada na ETA e tempo de bombeamento da bomba de recalque. .............. 55 Figura 40 – Variação da vazão ao longo do dia na saída da lagoa anaeróbia, medida a partir do método de balde e cronômetro. ..................................... 56 Figura 41 – Relação entre vazão e DQO de entrada no sistema (ponto A). 57 Figura 42 – pH médio afluente (ponto A) ao longo dos dias de coleta. ...... 58 Figura 43 – pH médio na saída da lagoa anaeróbia (ponto E) ao longo dos dias de coleta. .............................................................................................. 58 Figura 44 - Temperaturas médias do afluente (ponto A) e efluente (ponto E). ..................................................................................................................... 59 Figura 45 – Resultados de Sólidos Totais (ST) dos pontos de monitoramento ao longo da campanha de coleta. ................................................................. 60 Figura 46 - Estimativa de produção de biogás (65% CH4) nos dias de coleta. ..................................................................................................................... 64 Figura 47 – Extrapolação da estimativa de potencial energético do biogás a partir dos dados de entrada de DQO para o ano de 2016 para substituição de lenha. ........................................................................................................... 66 Figura 48 - Extrapolação da estimativa de potencial energético do biogás a partir dos dados de entrada de DQO para o ano de 2016 para produção de energia elétrica. ........................................................................................... 67 Figura 49 – Simulação do uso do biogás em geradores de energia para diferentes produções pela ER-BR. .............................................................. 68 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS DBO Demanda bioquímica de oxigênio DBO5,20 Oxigênio consumido na degradação da matéria orgâ- nica, a uma temperatura média de 20°C durante 5 dias. DQO Demanda química de oxigênio ETE Estação de tratamento de esgoto GEE Gases de efeito estufa IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change PCI Poder calorífico inferior ST Sólidos totais STF Sólidos totais fixos STV Sólidos totais voláteis SST Sólidos suspensos totais SSF Sólidos suspensos fixos SSV Sólidos suspensos voláteis UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket LISTA DE SÍMBOLOS CH4 Gás metano CO Monóxido de carbono CO2 Gás carbônico CO Monóxido de carbono H2 Gás hidrogênio H2O Água H2S Ácido sulfídrico (em solução aquosa) N2 Gás nitrogênio NH3 Amônia SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................ 1 2. OBJETIVOS ............................................................................. 3 2.1. OBJETIVO GERAL ................................................................... 3 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................... 3 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................ 4 3.1. PROCESSO DE TRATAMENTO ANAERÓBIO DE EFLUENTES ..................................................................................... 4 3.1.1. Lagoas de Estabilização ........................................................ 6 3.1.1.1. Lagoas Anaeróbias ................................................................ 7 3.1.2. Biogás .................................................................................... 8 3.1.2.1. Produção de Metano .............................................................. 9 3.1.2.2. Potencial Energético ............................................................ 10 3.2. ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS PARA A UTILIZAÇÃO DO BIOGÁS .................................................................................... 12 3.2.1. PRODUÇÃO DE VAPOR .................................................. 12 3.2.2. GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ............................. 15 3.2.3. OUTRAS ESTRUTURAS .................................................. 19 4. METODOLOGIA ................................................................... 22 4.1. INDÚSTRIA DE CONSERVAS DE VEGETAIS ................... 22 4.1.1. Processo Industrial e Geração de Efluentes Líquidos .......... 22 4.1.2. Sistema de Tratamento de Efluentes ................................... 28 4.2. COLETAS E ANÁLISES ........................................................ 40 4.3. ESTIMATIVA DA PRODUÇÃO DE METANO E ENERGIA 47 4.4. ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA ..................................... 48 4.4.1. Utilização do Biogás para Geração de Energia Térmica ..... 49 4.4.2. Utilização do Biogás para Geração de Energia Elétrica ...... 49 5. RESULTADOS ....................................................................... 53 5.1. RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE LÍQUIDO ......................................................................................... 53 5.1.1. Vazão ................................................................................... 54 5.1.2. Demanda Química de Oxigênio (DQO) .............................. 56 5.1.3. pH ........................................................................................ 57 5.1.4. Temperatura ......................................................................... 59 5.1.5. Sólidos ................................................................................. 59 2 O presente trabalho avaliou a quantidade de biogás formado atra- vés de uma lagoa facultativa anaeróbia de tratamento de despejo industrial e seu potencial de geração de energia. Avaliou-se a quantidade e a quali- dade do biogás produzido para verificar se são suficientes para a utiliza- ção do gás no local como fonte alternativa de energia. Além do benefício econômico, com a redução nos gastos com a tarifa de energia elétrica, trará também benefícios ambientais, pois evitará a emissão de gases do efeito estufa (GEE), como metano e gás carbônico. Outro importante be- nefício será social, pois o odor atualmente emanado do tratamento será potencialmente diminuído, evitando descontentamentos por parte das co- munidades vizinhas. A lagoa de tratamento está implantada no parque industrial da Cia Hemmer Ltda. de alimentos em conservas, empresa fundada em 1915 na cidade de Blumenau. Seu principal produto é pepino em conserva, porém são processados muitos outros alimentos, como molho de cachorro quente, chucrute, diversos condimentos, mel, outros vegetais em con- serva, etc. Supõe-se que a carga orgânica afluente (de entrada) na lagoa é suficiente para, em condições ótimas de tratamento, gerar uma parcela de metano suficiente para o biogás ser técnica e economicamente viável no aproveitamento energético do mesmo na própria indústria. A primeira etapa do trabalho consistiu em diagnosticar a eficiência do tratamento anaeróbio e quantificar a produção do biogás e metano. Para isso, foram feitas aferições da qualidade do afluente e do efluente, identificando as eficiências de remoção de alguns parâmetros físicos, quí- micos e biológicos de qualidade da água. A diferença entre os valores de entrada e saída do efluente indicaram a quantidade de matéria orgânica que foi retida pelo tratamento, transformando-se em metano e outros ga- ses. A partir da quantificação e qualificação do biogás produzido, fo- ram identificados os arranjos tecnológicos possíveis para o aproveita- mento do biogás na indústria. Nessa etapa, foram pesquisadas e avaliadas as melhores alternativas tecnológicas para o aproveitamento do biogás. As duas formas de aproveitamento da energia avaliadas foram a térmica, para utilização na caldeira e substituição da lenha; e elétrica, para redução de custos da empresa a longo prazo. Após as soluções levantadas, foi possível avaliar previamente a vi- abilidade técnico-econômica da implementação de um sistema de apro- veitamento do biogás. Com isso, pretendeu-se concluir se a utilização energética do biogás produzido pelo tratamento existente é vantajosa para a indústria. 3 2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GERAL Avaliar o potencial de geração de biogás produzido a partir de uma lagoa de tratamento de efluentes de uma indústria de conservas alimentí- cias, para fins energéticos. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Diagnosticar a eficiência do tratamento anaeróbio e estimar a qualidade e quantidade da produção do biogás.  Identificar os arranjos tecnológicos possíveis para o aproveita- mento do biogás na indústria.  Levantar dados para a viabilidade técnico-econômica da imple- mentação de um sistema de aproveitamento energético do biogás. 4 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1. PROCESSO DE TRATAMENTO ANAERÓBIO DE EFLUEN- TES As bactérias anaeróbias são pertencentes ao domínio Archea, as formas de vida mais antigas da Terra, existindo há 3,7 bilhões de anos, numa atmosfera livre de oxigênio. A partir do momento que a atmosfera passou a se encher de oxigênio, pelo surgimento de algas e cianobactérias, os microorganismos anaeróbios necessitaram encontrar ambientes em condições anaeróbias para poder sobreviver. Passaram então a se concen- trar em pântanos, zonas úmidas, estômago de ruminantes, insetos e nos seres humanos. Nesses locais possuem a função de degradar a matéria orgânica, transformando em uma mistura de gases chamada biogás (SEGHEZZO et al, 2005). O processo anaeróbio é uma alternativa de tratamento biológico que está cada vez mais presente em unidades de tratamento de águas re- siduárias e despejos industriais. Esse tipo de processo é vantajoso princi- palmente em países tropicais, onde o clima possui temperaturas maiores, como na América Latina e Índia (CHERNICHARO et al, 2015). O calor é necessário pois as bactérias anaeróbias se reproduzem normalmente a uma baixa taxa, o que torna a estabilização da matéria orgânica lenta. Desse modo, as reações anaeróbias geram menos energia comparadas com as reações aeróbicas. A temperatura influencia no pro- cesso enzimático das bactérias formadoras de metano. Segundo Cherni- charo (2007), a atividade das bactérias se torna muito baixa a 10°C, e acima de 65°C as enzimas são destruídas pelo calor. A faixa ideal para a produção de biogás está entre 32 e 37 °C. Seghezzo (2004) afirma que o intervalo ótimo para a digestão mesofílica está entre 30 e 40 ºC e, para temperaturas abaixo do intervalo ótimo, a taxa de digestão diminui cerca de 11% para cada grau centígrado, de acordo com a expressão de Arrhe- nius. Entre as vantagens do tratamento anaeróbio estão a baixa geração de lodo; baixo consumo de energia; apresenta resistência a diferenças na entrada de carga e, por consequência, uma boa flexibilidade na operação; boa eficiência na remoção de DBO; e potencial de geração de metano, um gás de elevado poder calorífico que pode ser aproveitado como fonte de energia. Algumas das desvantagens dos sistemas anaeróbios, são a insatis- fatória remoção de nutrientes e patógenos; produção de efluente com as- pecto desagradável e usualmente com qualidades insuficientes de acordo 7 3.1.1.1. Lagoas Anaeróbias Nesta configuração de tratamento, espera-se um ambiente estrita- mente anaeróbio, com baixa geração de lodo e alta conversão da matéria orgânica em biogás. Esses padrões são alcançados a partir da adição de uma alta carga de matéria orgânica por unidade de volume, fazendo com que a taxa de consumo de oxigênio seja muito superior à taxa de produ- ção. O sistema deve ser, portanto, isento de oxigênio e de atividade fotos- sintetizadora, mas baseado em fermentação e reprodução anaeróbios (VON SPERLING, 1996). A manutenção das condições ideais para as bactérias metanogêni- cas é fundamental, uma vez que haverá acúmulo de ácidos no sistema caso sua taxa de crescimento microbiano diminua. Por se tratar de um tratamento anaeróbio, é mais adequado em países de temperaturas mais elevadas. Segundo Von Sperling (1996), temperaturas abaixo de 20ºC proporcionam eficiência na remoção de DBO abaixo de 50%, enquanto temperaturas maiores chegam a uma eficiência de 60%. Quanto às dimensões, usualmente é uma lagoa profunda (de 3 a 5 metros) para evitar a penetração de oxigênio existente na superfície, ad- vinda de trocas gasosas e eventual formação de algas. Com a profundi- dade, a área superficial é menor, o que confere uma vantagem desses sis- temas em relação às demais lagoas de estabilização (VON SPERLING, 1996). Uma das desvantagens das lagoas anaeróbias é que eficiência na remoção de DBO muitas vezes é insuficiente para os padrões de lança- mento, sendo necessária a implantação de uma unidade de pós tratamento. Muitas vezes essa unidade é uma lagoa facultativa. A vantagem desse sis- tema de lagoas é a redução da área total utilizada em relação a um sistema composto apenas pela lagoa facultativa. Entre outras vantagens do trata- mento de despejos por lagoa anaeróbia estão o baixo custo de operação e manutenção e o sistema simples de operação (VON SPERLING, 1996). É preciso atentar para a localização desse sistema de lagoas e tam- bém para a operação desta lagoa especificamente, no que tange o impacto para as comunidades vizinhas. O tratamento anaeróbio de efluentes tem como consequência a eventual liberação de gás sulfídrico, que ocorre quando o sistema não está em equilíbrio. Portanto, é indicado que esse tipo de lagoa seja afastado de residências, para qualquer período de pro- jeto. Ainda caso o pH do efluente esteja próximo à neutralidade, a maior parte dos sulfetos estará na forma de íon bissulfito HS-, que não possui odor (VON SPERLING, 1996). 8 3.1.2. Biogás Em sistemas anaeróbios, em torno de 70 a 90% da matéria orgânica biodegradável presente no despejo é convertida em biogás, segundo Cher- nicharo (2007). O gás é removido da fase líquida e eliminado do sistema, atingindo a atmosfera. O problema ambiental associado a esse processo está na grande porcentagem de metano que integra o biogás, uma vez que o CH4 é um dos gases de efeito estufa (GEE). O biogás é uma mistura de gases e é combustível, resultante da degradação anaeróbia de matéria orgânica. A proporção dos gases na mis- tura depende da matéria orgânica a ser digerida (substrato), do tipo de reator e dos parâmetros qualitativos do efluente. Entretanto, a mistura é constituída principalmente por metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Outros gases também estão presentes, em parcelas menores, como o ni- trogênio (N2), gás sulfídrico (H2S), hidrogênio (H2) e vapor de água (CA- BRAL, 2016). O poder calorífico do biogás é relacionado diretamente com a quantidade de metano existente na mistura gasosa. A porcentagem de CH4 no biogás varia bastante, sendo que em reatores anaeróbios de alta taxa, como UASB, podem chegar a parcelas de 70 a 80% (CABRAL, 2016). Outros valores mais citados na bibliografia apontam uma composição em ETEs com proporções de 40 a 90% de metano, 10 a 50% de dióxido de carbono, 0 a 3% de hidrogênio, 0 a 2,5% de nitrogênio, 0 a 1% de oxigê- nio, 0 a 3% de gás sulfídrico, 0,1 a 0,5% de amônia e ainda 0 a 0,1% de gás carbônico (COELHO et al, 2004; LOBATO, 2011). O Quadro 1 apresenta os teores de componentes do biogás mais citados na bibliografia para tratamentos anaeróbios. Quadro 1 – Composição do biogás. Composição Teor em volume (%) Metano (CH4) 50 a 75 Dióxido de Carbono (CO2) 25 a 40 Hidrogênio (H2) 1 a 3 Nitrogênio (N2) 0,5 a 2,5 Oxigênio (O2) 0,1 a 1 Gás Sulfídrico (H2S) 0,1 a 5 Amônia (NH3) 0,1 a 5 Monóxido de Carbono (CO) 0 a 0,1 Água (H2O) Variável FONTE: GUSMÃO (2008); PINTO (2006). 9 3.1.2.1. Produção de Metano Quanto à estimativa de produção de metano pelo sistema de trata- mento anaeróbio, Farias (2012) propõe que 25% da DBO5,20 removida é convertida em metano. Segundo Lobato (2011), a perda de metano varia entre 20 a 50% do total, retido no lodo ou escapando para a atmosfera. Esses valores são importantes para estimativa de metano quando não é possível captar diretamente o biogás para análises. Os fatores que podem afetar a eficiência de sistemas anaeróbios em produzir metano são apresentados a seguir. a) Composição química do resíduo: quanto maior a parcela orgâ- nica do resíduo, mais biodegradável ele se torna. Resíduos com alta concentração de carboidratos, proteínas e lipídios proporcionam uma produção de metano maior, já a celulose, lignina e compostos artificiais dificultam a metanogênese; b) Impermeabilidade do ar: quanto menos oxigênio penetrar no meio líquido, menos dióxido de carbono (CO2) será produzido, ampliando a faixa de produção de metano; c) Temperatura: as bactérias formadoras de metano são bastante sensíveis à temperatura, sendo que abaixo de 10 ºC a atividade é muito baixa e acima de 65 ºC as enzimas são destruídas pelo calor. Para bactérias mesofílica, recomenda-se temperaturas entre 32 e 37 ºC, enquanto que para bactérias termofílica, a faixa é de 50 a 60 ºC; d) pH: esse parâmetro influencia na taxa de crescimento das bac- térias, que é ótimo entre 6,6 e 7,4. Recomenda-se manter uma faixa entre 6,0 e 8,0, que garante uma estabilidade de produção de metano. pH fora dessa faixa indica alguma anormalidade nas reações de metanogênese, o que afeta a eficiência de gera- ção de biogás; e) Produção e consumo de ácidos orgânicos: um aumento na con- centração de ácidos voláteis pode indicar um desequilíbrio no processo, uma vez que as reações de degradação anaeróbias são baseadas na produção de ácidos graxos e na degradação de seus compostos em metano; f) Alcalinidade: esse parâmetro é importante para o controle do pH, com o chamado efeito tampão. Quando a quantidade de ácidos voláteis presentes é pequena, a alcalinidade total é pra- ticamente igual à alcalinidade em bicarbonato. E quando a concentração de ácido aumenta, são neutralizados pela alcali- nidade em bicarbonato; 12 Combustível (unidade de medida) Ferraz e Ma- riel (1980) Sganzeria (1983) Nogueira (1986) Ross et al (1996) Barrera (2003) Querosene (l) 0,58 0,58 0,62 - 0,58 Diesel (l) 0,55 0,55 0,55 - 0,55 GLP (kg) 0,45 0,45 0,43 - 0,45 Gás natural (m³) - - - 0,6 Álcool (l) - 0,79 0,80 - 0,79 Carvão mineral (kg) - 1,52 3,50 - 1,54 Lenha (kg) - 1,52 3,50 1,602 1,54 Eletricidade (kWh) 1,43 1,43 - - 1,43 Fonte: Quadro adaptado de Oliveira (2009); Ferraz e Mariel (1980), Sganze- ria (1983), Nogueira (1986), Ross et al (1996) e Barrera (2003). Segundo outros autores (COLDBELLA et al, 2006; SANTOS, 2000), 1 m³ de biogás é equivalente a 6,5 kWh de energia elétrica. Os sistemas de conversão de energia apresentam de 30 a 38% de eficiência, gerando de 1,95 a 2,47 kWh. 3.2. ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS PARA A UTILIZAÇÃO DO BIOGÁS A legislação brasileira prevê a concessão de direito de exploração da eletricidade proveniente do biogás. Pode-se utilizar essa energia para o próprio consumo (autoprodutores), ou para comercialização da energia excedente (produtores independentes). A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) autoriza essas ações nos termos das Leis n° 9.427/96 e n° 9.074/95, bem como da Resolução n° 390/09 (BILLOTA & ROSS, 2015). 3.2.1. PRODUÇÃO DE VAPOR Caldeiras são máquinas térmicas utilizadas muitas vezes em indús- trias para transferência do calor do vapor produzido por combustão para a água, sem contato direto (ARAÚJO et al, 2014). A fornalha é abastecida com combustíveis de suficiente poder calorífico para elevar a temperatura da água até o ponto de ebulição, podendo ser sólidos, líquidos ou gases. Os combustíveis mais comuns são óleo diesel, lenha, turfa, carvão, bio- massa, gás natural ou ainda biogás. A água é canalizada pelo interior da máquina, permanecendo por tempo suficiente para seu aquecimento à temperatura adequada. Essa 13 água aquecida é utilizada em processos de cozimento, esterilização de ali- mentos, pasteurização, limpeza de ambientes e máquinas, entre outros. Existem diversas concepções de caldeiras a vapor, divididas em duas categorias principais, as flamotubulares e aquatubulares. Naquelas, o calor produzido pela combustão dos combustíveis circula no interior de tubulações submersas em água. A transferência de calor da tubulação para a água a aquece gerando vapor. Já no tipo aquatubular, a água circula no interior de tubos expostos ao calor da combustão, aquecendo a água no interior dessa tubulação. (BIZZO, 2003). Segundo Bizzo (2003), as caldeiras flamotubulares (Figura 1), com uma eficiência térmica de 80 a 90%, são geralmente utilizadas para pe- quenas capacidades de produção de vapor (até 10 ton/h) e baixas pressões (até 10 bar). Uma vantagem dessa concepção são a boa adaptabilidade a variações de pressão, pois a água acumulada no corpo da caldeira funci- ona como um pulmão de vapor, aplicando-se bem, portanto a indústrias onde o consumo é variável ao longo do tempo. Subdividem-se em verti- cais, horizontais, cornuália, Lancaster, multitubular, locomóvel, estacio- nária, marítima e escocesa, sendo a última o modelo industrial mais di- fundido no mundo. Nessa concepção, a fornalha está totalmente imersa em água. Seu dimensionamento deve garantir a combustão completa no seu interior, caso contrário pode ocorrer a reversão da chama e atingir diretamente os espelhos, o que diminui a vida útil da caldeira. Geralmente esse tipo de caldeira é operada apenas com combustíveis líquidos e gaso- sos, pois não há uma área adequada para instalação de grelhas no seu in- terior. Figura 1- Caldeira flamotubular. Fonte: BEGA (2003). 14 A concepção aquatubular das caldeiras (Figura 2) pode ser apli- cado em faixas de produção e pressão maiores, atendendo desde pequenas fábricas a grandes centrais termelétricas A água passa por dois tubos in- terligados: o tubulão superior e o inferior e circula por convecção natural. No inferior, a água é aquecida através da transferência do calor presente externamente e o vapor é liberado no tubulão superior, onde se dá a sepa- ração entre a fase líquida e vapor (FRANCISCO, 2012). Segundo Bizzo (2003), a capacidade varia de 15 a 150 ton/h e as pressões, de 90 a 100 bar. Entre as vantagens dessa concepção estão a maior segurança e efici- ência térmica, além de serem mais versáteis na concepção do projeto. Em contrapartida, a complexidade construtiva é maior em relação às caldeiras flamotubulares (FRANCISCO, 2012). Figura 2 - Caldeira aquatubular. Fonte: BEGA (2003). Há ainda, a concepção de caldeiras mistas (Figura 3), que são, ba- sicamente, caldeiras flamotubulares com uma antecâmara de combustão que possui paredes revestidas de tubos de água. Estas caldeiras surgiram da necessidade de utilizar combustíveis sólidos em caldeiras de pequena capacidade. A combustão dos sólidos ocorre nessa antecâmara, com gre- lhas de diversos tipos, criando o espaço necessário para esse tipo de com- bustível. São utilizados, principalmente, lenha, toras e cavaco. As cinzas são retiradas pela parte de baixo das grelhas (BIZZO, 2003). 17 de metano entre 45 e 75%. Quanto maior a concentração de metano (%CH4), menor será o consumo de biogás por parte dos grupos geradores (ER-BR, 2017). A estimativa do custo e do tempo de retorno da utilização do biogás como combustível de geração de energia elétrica na indústria foi realizada utilizando-se os cálculos das equações a seguir (SOUZA, 2004; COE- LHO, 2015). Considera-se, para os cálculos, o investimento no motor ge- rador, do gasômetro, do gasto atual relacionado com obtenção de energia elétrica no horário de ponta. Ce = (CAG + CAB)/PE Equação 1 Onde, Ce: Custo de energia elétrica produzida via biogás (R$/kWh); CAB: Gasto anual com biogás (R$/ano); PE: Produção de eletricidade pela planta de biogás (kWh/ano). CAG = (CIG . FRC) + (CIG. OM 100 ) Equação 2 CAB = CB. CNB Equação 3 Sendo que: CAG: Custo anualizado do investimento no conjunto motor gerador (R$/ano); CIG: Custo do investimento no motor gerador (R$); FRC - Fator de recuperação de capital; OM: Custo com organização e manutenção (%/ano); CB: Custo do biogás (R$/m3); CNB: Consumo de biogás pelo conjunto motor gerador (m3/ano). A produção de eletricidade (PE) é dada por: PE = Pot . T Equação 4 Pot: Potência nominal da planta (kW); T - Disponibilidade anual da planta (horas/ano). O fator de recuperação de capital é dado por 18 FRC = j . (1 + j)n (1 + j)n−1 − 1 Equação 5 j: taxa de desconto (% a.a.); n: anos para amortização do investimento. O custo do biogás é dado por: CB = CAB PAB Equação 6 Onde: CAB: Custo anualizado do investimento no biodigestor (R$/ano); PAB: Produção anual de biogás (m3/ano). CAB = (CIB . FRC) + (CIB . OM 100 ) Equação 7 Em que: CIB - Custo de investimento no biodigestor (R$) – nesse caso o investi- mento no biodigestor seria a compra e instalação da lona de cobertura da lagoa anaeróbia; Para se verificar a viabilidade de geração de energia elétrica, determinou- se o tempo de retorno do investimento (TRI): TRI = ln (−k (j − k)⁄ ) ln (1 + j) ) Equação 8 Onde: k = A CI − OM 100 Equação 9 A = CI . (FRC + OM 100 ) Equação 10 Sendo que: 19 TRI: Tempo de retorno (anos); CI: Custo de investimento no sistema biodigestor/motor e gerador (R$); A: Gasto anual com energia elétrica adquirida na rede (R$/ano); OM: Gastos com amortização e manutenção da planta (R$/ano). 3.2.3. OUTRAS ESTRUTURAS Anteriormente à utilização do biogás em cada caso, é necessário captá-lo na lagoa, canalizar, armazenar e pode ser necessário também pu- rificar. No caso da captação do biogás produzida por lagoas de estabiliza- ção, deve ser feita a cobertura da lagoa com uma geomembrana, a qual pode ser confeccionada de policloreto de vinil (PVC), polietileno de alta densidade (PEAD) ou borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM) (PROBIOGAS, 2015b). O Quadro 5 mostra as recomendações de tecnologias de armaze- namento para diferentes pressões e quantidade de biogás produzidos. Quadro 5 – Alternativas tecnológicas para armazenamento de biogás. Propósito de Armazena- mento Pressão (psi) Tecnologia de Armazenamento Material Volume (m³) Armazena- mentos pe- quenos e in- termediá- rios para uso in situ < 0,1 Cobertura flutu- ante Plástico reforçado e não reforçado, borracha Volume variável, ge- ralmente menor do que a produção diária < 2 Bolsa de gás Plástico reforçado e não reforçado, borracha 4,3 – 311,5 m³ 2 – 6 Suporte de gás selado a água Metal 99,1 m³ Bolsa de gás ponderada Plástico reforçado e não reforçado, borracha 24,9 – 792,9 Cobertura flutu- ante Plástico e plástico reforçado Volume variável, ge- ralmente menor do que a produção diária Possíveis al- ternativas para uso imediato ou posterior 10 – 2.900 Tanque de pro- pano ou butano Metal 56,6 > 2.900 Cilindros de gás comerciais Liga de aço 9,9 Fonte: KRICH et al, (2005) apud ROSS et al, (1996). No armazenamento de biogás em lagoas, geralmente é realizado com uma cobertura de lona de PVC. Implanta-se geralmente um depósito 22 4. METODOLOGIA Neste capítulo serão apresentados os materiais e métodos utiliza- dos para a condução do estudo. A Figura 5 ilustra a dinâmica de pesquisa realizada. Figura 5 – Fluxograma das etapas empregadas na metodologia. 4.1. INDÚSTRIA DE CONSERVAS DE VEGETAIS 4.1.1. Processo Industrial e Geração de Efluentes Líquidos O presente estudo foi conduzido no sistema de tratamento de eflu- entes da Cia Hemmer Indústria e Comércio S/A, produtora de alimentos em conserva, no bairro de Badenfurt, em Blumenau/SC. A Figura 6 é re- ferente à localização da indústria no município de Blumenau/SC. O mapa foi realizado através do Software ArcMap 10.3 - Studant Version. 23 Figura 6 – Localização da indústria no município de Blumenau/SC. Comercializa uma ampla gama de produtos produzidos e embala- dos na própria indústria, além de outros produtos nacionais e importados. A produção ocorre conforme a demanda e safras de vegetais. A mostarda, por exemplo, é produzida todos os dias e o pepino representa uma alta demanda de serviço nos seus períodos de safra. Os insumos compreendem verduras, frutas, condimentos, conser- vantes e coadjuvantes de fabricação. A INTECH (1993) realizou um le- vantamento das quantidades médias anuais de matérias-primas consumi- das. Esses valores estão defasados atualmente, porém a maior produção continua sendo de pepinos em conserva, com expressiva produção tam- bém de beterrabas, chucrute (repolho), cogumelos, azeitonas, mostarda, ketchup e molho de pimenta. Quadro 7 – Consumo anual de matérias-primas. Verduras Consumo (kg/ano) Frutas Consumo (kg/ano) Beterraba 103.400 Abacaxi 180.000 Celery 3.000 Ameixa 20.000 Cenoura 122.000 Figo 50.000 Champignon 40.000 Goiaba 30.000 Repolho 650.000 Mamão 15.000 Couve-flor 75.700 Pêra 20.000 24 Verduras Consumo (kg/ano) Frutas Consumo (kg/ano) Milho verde 52.000 Maçã 243.000 Pepino 1.300.000 Banana 50.000 Azeitona 18.033 Uva 20.000 Repolho roxo 25.000 Morango 7.000 Vagem 10.700 Cebolinha 85.600 Alho 10.000 Ervilha 26.000 Condimentos Consumo (kg/ano) Conservantes e Coadjuvantes de Fabricação Consumo (kg/ano) Cravo 165 Ácido sórbico 125 Canela 59 Ácido lático 205 Endro 421 Ácido benzóico 350 Pimenta preta 1.150 Ácido cítrico 2.450 Pimenta vermelha 4.300 Bissulfato de sódio 300 Louro 370 Barrilha leve 2.700 Cominho 100 Sulfato de alumínio 4.400 Estragão 500 Hipoclorito de sódio 2.400 Baunilha 100 Soda cáustica 2.200 Cúrcuma 3.200 Açúcar 400.000 Gengibre 250 Sal 160.000 Molho Soja 2.900 Melado 5.000 Noz Moscada 272 Glucose 12.000 Mostarda amarela 50.000 Álcool 90.000 Mostarda holandesa 18.000 Fonte: Adaptado de INTECH, 1993. A água é utilizada na fábrica para a lavagem e descasque de insu- mos, nos processos de branqueamento, exaustão, cozimento, esteriliza- ção, resfriamento, concentração, dissolução de açúcares, na mistura do vinagre e na pasteurização (INTECH, 1993). O vapor gerado pela caldeira é utilizado nos processos de descasque, branqueamento, exaustão, cozi- mento, esterilização, dissolução de açúcares e pasteurização. A recepção consiste no recebimento da matéria-prima, que é la- vada visando a eliminação de pó, folhas e outros materiais aderidos. É utilizado um tanque de borbulhamento onde passa a matéria-prima. No descasque também se utiliza água após a retirada de talos, casca, partes podres e outros componentes indesejáveis. Esse processo pode ser manual ou mecânico (discos abrasivos e desgranadeira). O branqueamento é um pré-cozimento, utilizando-se tachos de cozimento com camisa de vapor, para inativação da atividade enzimática. Após o envase e a introdução do líquido para tempero (salmoura, sal, vinagre e/ou condimentos), é feito o fechamento e exaustão, criando-se um vácuo através de banho-maria. Uti- liza-se túnel de exaustão com vapor direto. O cozimento e/ou esterilização 27 Figura 8 – Processo de limpeza mecânica do pepino (18/04/17). A Figura 9 ilustra o processo de cozimento da beterraba. Percebe- se que o efluente possui uma forte coloração avermelhada, encaminhada ao sistema de drenagem. Essa coloração é bem visível na chegada do eflu- ente ao tratamento. Figura 9 – Cozimento da beterraba, com saída de efluente de coloração aver- melhada direcionada ao sistema de drenagem – 07/02/17. Na fabricação de cogumelos em conserva, outro produto impor- tante da empresa, utiliza-se água tratada em abundância, pois é banhado até diminuir seu teor de metabissulfito de sódio a níveis adequados para consumo, de 2500 ppm para 50 ppm. O Na₂S₂O₅ é um composto inorgâ- nico utilizado como conservante, antioxidante e esterilizante. A Figura 10 ilustra esse processo. Observa-se que a mangueira (à direita) injeta água no tanque, que transborda (à esquerda) e segue para a canalização através da declividade do chão. 28 Figura 10 – Lavagem de cogumelo para diminuir o teor de metabissulfito de sódio do produto. No caso das azeitonas, estas são recebidas submersas em líquido de conserva (água salobra) em tonéis. Esse líquido é despejado direta- mente para o sistema de tratamento, o que diminui o pH com o ácido lá- tico, oriundo do processo de fermentação da azeitona armazenada. Quanto às frutas, atualmente fabrica-se no local apenas cereja em calda. O processo é semelhante ao dos vegetais, com diferencial na etapa de acabamento e na adição da calda, que é à base de açúcar. Quando há produção de frutas em calda não há despejo de efluentes, somente no mo- mento da limpeza de máquinas e ambientes. A fabricação de mostarda ocorre em todos os dias úteis e, apesar de não utilizar água tratada durante o seu processo, gera efluente líquido proveniente da limpeza dos tonéis, bombonas e equipamentos. O mesmo ocorre quando há fabricação dos demais molhos, como ketchup e maio- nese. A produção de tomate seco gera um efluente com bastante teor de óleo, que gera escuma na lagoa anaeróbia. Essa escuma geralmente é de- sintegrada naturalmente ao longo do tempo, não sendo realizada limpeza da superfície da lagoa. 4.1.2. Sistema de Tratamento de Efluentes A água utilizada na indústria é proveniente de sua Estação de Tra- tamento de Água (ETA) instalada nas dependências da indústria. A ETA trata uma vazão média de 8300 m³/mês e em 2016 foram 91.080.511 L de água tratada no total. A água é utilizada no processo industrial, na lavação do ambiente de trabalho, equipamentos, máquinas e recipientes, nos ba- nheiros e na caldeira. A água servida é coletada através de canalizações e 29 segue para o tratamento na Estação de Tratamento de Efluentes instalada no local. Ao final do período de funcionamento da fábrica, próximo das 20:00, 20 m³ de água são utilizados para retrolavagem dos filtros, sendo despejadas na rede de coleta de despejos. Atualmente as águas pluviais também são direcionadas ao tratamento, aumentando consideravelmente a vazão de entrada e saída da lagoa nos períodos de chuva. No tratamento preliminar de efluentes, o líquido passa por dois tan- ques de sedimentação, onde grande parte da areia e sólidos mais pesados são retidos. Após os tanques, o efluente é acumulado em um poço de bombeamento (Figura 11) com duas bombas de recalque, uma de 60m³/h e outra submersa, de 30m³/h, como reserva. As bombas não são alterna- das, a bomba submersa é utilizada apenas no caso de a principal estragar. O efluente é recalcado quando atinge o nível da bomba seguindo para a peneira hidrostática, que segrega os sólidos grosseiros – restos de vegetais – do líquido (Figura 12). O efluente segue para o decantador do tipo Dortmund de área superficial quadrada (Figura 13 e Figura 14), um tanque de escoamento vertical não mecanizado, onde os sólidos mais fi- nos sedimentam ao fundo do tanque. Após o decantador, o efluente recebe uma dosagem de soda cáustica líquida para elevar o pH (Figura 15 e Fi- gura 16). A quantidade de NaOH em solução líquida utilizado varia de 850 a 1550 kg/mês, com média de 975 kg/mês. Em seguida o efluente passa pelo tratamento secundário, composto por uma lagoa facultativa anaeróbia primária (Figura 17 a Figura 20) – recebendo o esgoto bruto – e uma lagoa de polimento (Figura 22 a Figura 24), em série. A lagoa facultativa anaeróbia possui um volume útil de 6.000 m³, com 6 metros de profundidade total, 51 metros de comprimento e 25 de largura. A lagoa de polimento possui uma área superficial de tra- pézio, com larguras de 18 m e de 10 m. Seu comprimento é de 42 metros e possui 2 metros de profundidade. Ambas as lagoas são revestidas por uma manta geotêxtil, com tubulações para retirada do ar no momento da instalação (Figura 25). Após a lagoa de polimento há uma Calha Parshall, um medidor de vazão do tipo hidráulico e não mecanizado (Figura 26), de onde segue para a disposição final no Rio Testo (Figura 27), que desá- gua no Rio Itajaí-Açú. O esquema da Figura 28 foi elaborado pela autora através do software AutoCad 2015 - Studant Version. Quanto à manutenção do reator, diariamente são adicionados 20 L de uma solução rica em microorganismos anaeróbios facultativos, prepa- rada com leite e melado, para manutenção da biota. As bactérias adicio- nadas são diferentes para a época de safra de pepino, conforme recomen- dações do fornecedor. 32 Figura 14– Decantador Dortmund (21/02/17). Figura 15– Contentor de polietileno contendo Hidróxido de Sódio (soda cáus- tica) (21/02/17). 33 Figura 16– Identificação de líquido perigoso no contentor de polietileno (21/02/17). Figura 17 – Tratamento secundário: lagoa anaeróbia (16/07/16). 34 Figura 18 – Detalhe da lagoa anaeróbia, com presença de escuma e algas (16/07/16). Figura 19 – Detalhe da lagoa anaeróbia, com presença de escuma e algas (07/02/17). 37 Figura 24 – Detalhe da entrada do efluente na lagoa de polimento (após lagoa facultativa anaeróbia) (16/07/16). 38 Figura 25 – Detalhe da manta geotêxtil, presente em ambas as lagoas e detalhe da canalização de exaustão de ar para instalação (16/07/16). Figura 26 – Calha Parshall presente ao final do tratamento (16/07/16). 39 Figura 27 – Rio Testo próximo à indústria, corpo hídrico receptor do eflu- ente tratado (16/07/16). Figura 28– Esquema do tratamento de efluentes instalado na indústria. 42 anterior ao decantador Dortmund; “CP” indica a caixa de passagem ante- rior à lagoa anaeróbia, onde foram realizadas apenas três coletas; e “E” é a caixa de passagem após a lagoa anaeróbia, onde foi realizado o método balde e cronômetro. Figura 29 – Indicação dos pontos de coleta “A”, “CP” e “E”. As amostras foram armazenadas em uma câmara frigorífica da fá- brica a temperaturas de 2 a 4ºC durante o período de coleta e até a entrega das amostras no laboratório no dia seguinte. A Figura 30 e Figura 34 mos- tram as etapas de coleta, com medição de temperatura, vazão e pH, arma- zenagem e mistura dos volumes da amostra composta. Figura 30 – Amostras, da esquerda para a direita: Ponto E (CP-02), chegada do efluente recalcado no decantador Dortmund (Ponto A) e CP-01 (Ponto CP) (04/04/17). A CP E 43 Figura 31 - Instrumentos de medição: pHmetro PG1400 calibrado e termô- metro. Figura 32 – Medição de pH e temperatura das amostras. Da esquerda para a direita: CP-02 (Ponto E), chegada do efluente recalcado no decantador Dortmund (Ponto A) e CP-01 (Ponto CP) (18/04/17). 44 Figura 33 – Armazenagem das amostras na câmara frigorífica da fábrica a 2 – 5 ºC (21/03/17). Figura 34 – Realização da mistura das amostras coletadas no CP-02 (Ponto E) (21/03/17). 47 4.3. ESTIMATIVA DA PRODUÇÃO DE METANO E ENERGIA Para estimar a vazão de metano produzida na lagoa, utilizou-se a Equação 14, que considera a produção de sólidos no meio e permite o ajuste das condições de temperatura e pressão, conforme descrito por Me- tcalf & Eddy (2003), Andreoli et al. (2003) e Borhz et al (2010) para sistemas de tratamento anaeróbio. DQOCH4 = Qméd * [(So – S) – Y * So ] Equação 14 Onde: DQOCH4: Carga de DQO removida convertida em metano (kgDQO/dia); Qméd: Vazão média do sistema (m³/dia); So: DQO afluente (kgDQO/m³); S: DQO efluente (kgDQO/m³); Y: Coeficiente de produção de sólidos no sistema em termos de DQO, indicado de 0,11 a 0,23 kgSSV/kgDQO aplicada (utilizou-se 0,15 kgSSV/kgDQO); Como se trata de um gás, é preciso normalizar o cálculo para as condições normais de temperatura e pressão (CNTP), através da Equação 15 e Equação 16. QCH4 = DQOCH4 / f(T) Equação 15 f(T) = P * KDQO / R * T Equação 16 Onde: QCH4: Produção volumétrica de metano (m³/dia); f(T): Fator de correção de temperatura e de conversão massa/volume (kgDQO/m³); P: Pressão atmosférica (atm); KDQO: DQO equivalente a 1 mol de metano (6400 kgDQO/mol); R: Constante dos gases (8,314 Pa.m³/mol.K); T: temperatura média do reator (273 + T) (K). O valor de f(T) resultou em 2,6 kgDQO/m³, utilizando-se 23 ºC como temperatura média do reator, sendo a temperatura média medida no efluente de saída da lagoa anaeróbia. O potencial de geração de energia elétrica é estimado com base na vazão de metano e considerando um teor energético de 10 kWh/m³CH4 e 48 a eficiência elétrica do conjunto moto-gerador de 36% (SILVEIRA et al, 2015). A partir disso, a energia elétrica a ser gerada é calculada através da Equação 17. P = QCH4,disponível . EAespecífica . ɳelétrico Equação 17 Onde, P: Potencial de geração de energia elétrica (kWh/d); QCH4: Vazão de metano (m 3/d); EA: Energia específica do metano; ƞelétrico: Eficiência elétrica do motogerador. A potência elétrica do motor foi calculada dividindo por 3 horas, considerando a geração somente no horário de ponta (das 18 às 21 horas) onde a tarifa de energia é mais cara (três vezes maior do que a tarifa fora de ponta). O potencial de geração de energia térmica foi calculado com base no Poder Calorífico Inferior (PCI). O metano puro pode alcançar um PCI de aproximadamente 8.100 kcal/Nm³, segundo Ross et al. (1996). O bio- gás, por possuir na sua composição o CO2 e umidade, tem um PCI menor, sendo de aproximadamente 5.300 kcal/Nm³ quando atinge a porcentagem de 65% de metano. O Quadro 10 apresenta a comparação em termos de energia do biogás com outros combustíveis. Quadro 10 – Equivalência energética de 1m³ de biogás a 65% de metano. Combustível Equivalência Unidade Gás natural 0,6 m³ Gasolina 0,628 L Madeira parcialmente seca 1,602 kg Fonte: Adaptado de Ross et al. (1996). 4.4. ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA Em sequência ao trabalho, foram estudadas as alternativas tecno- lógicas para utilização do biogás como fonte de energia para a indústria. Após a instalação do gasômetro sobre a lagoa facultativa anaeróbia para captação do gás, os usos previstos analisados foram como fonte de calor para a caldeira e como fonte de energia elétrica. 49 Na caldeira, foi avaliado o potencial em forma de calor do biogás produzido e quanto combustível poderá substituir. Foi levantado o con- sumo médio de madeira utilizada na caldeira e os gastos relacionados. Na geração de energia elétrica, foi realizado o cálculo do potencial de energia elétrica com a quantidade de metano gerada pela lagoa. Tam- bém foram levantados os custos relacionados à energia elétrica da indús- tria. 4.4.1. Utilização do Biogás para Geração de Energia Térmica Alguns processos realizados na indústria necessitam de calor, como é o caso do descasque, branqueamento, exaustão, cozimento, este- rilização, dissolução de açúcares e pasteurização. Para isso, há uma cal- deira instalada na indústria há 25 anos, utilizada anteriormente em um hospital da região. Originalmente era movida a óleo diesel e foi adaptada para utilização de lenha como combustível. O período de funcionamento da caldeira é das 4:30 às 16:30 de segunda a sexta-feira (200hmês). A lenha é adicionada à máquina térmica a medida que a fábrica demanda vapor para suas atividades. Essa de- manda é bastante variável, podendo tanto quatro ou mais processos ne- cessitarem de vapor ao mesmo tempo quanto não ser necessário nenhum vapor. Essa variação resulta em expurgo ocasional de vapor, pela válvula de escape. A quantidade de vapor gerado mensalmente é, em média, de 376,8 toneladas, (1,884 ton/h). O combustível utilizado atualmente é a lenha de Eucalipto, comprada de fornecedores de cidades próximas. Em 2016, con- sumiu-se uma média de 314 m³ de lenha por mês, totalizando 3.771 m³ no ano. O valor pela lenha é de R$ 45,00 /m³, sendo, portanto, o custo mensal médio com o combustível de R$ 14.130,00. 4.4.2. Utilização do Biogás para Geração de Energia Elétrica Dados obtidos na indústria mostram que o consumo médio mensal é de 123.603 kWh/mês para todas as atividades da fábrica. No horário de ponta, das 18:00 às 21:00, especificamente, utiliza-se uma média de 8.724 kWh/mês, sendo parte obtida por um gerador de energia e parte da con- cessionária, como medida de redução de custos. Já o horário de ponta teve variação de quase 7.000 kWh entre o maior consumo, em outubro/2016, e o menor, em janeiro/2016. O gerador movido a óleo diesel comum está instalado há 14 anos na empresa e é uma composição de gerador WEG com motor Cummins 52 A concessionária de energia local é a CELESC, que possui uma tarifa chamada horosazonal verde, de R$ 0,30126/kWh, por kWh consu- mido em horário comum e R$ 1,04231/kWh no horário de ponta ou de pico (das 18:00 às 21:00), na categoria em que a indústria está enqua- drada. Dessa forma, é gasto em média R$ 37.847,55 por mês com a ener- gia total obtida da concessionária. Com o combustível do gerador, são gastos mensalmente uma média de 3.181 litros de diesel comum, que a um preço de R$ 3,838 por litro (ANP, 2017), soma um gasto de R$ 12.206,76 mensais. 53 5. RESULTADOS Este estudo teve por objetivo estimar a vazão e composição do bi- ogás gerado pela indústria de conservas de alimentos para avaliar a ado- ção de alternativas tecnológicas para o aproveitamento energético do gás. Nesse capítulo, apresentam-se os resultados das coletas de amos- tras de efluente da lagoa facultativa anaeróbia estudada, com relação a vazão de despejo, pH, temperatura, DQO, sólidos totais, sólidos suspen- sos e estimativa vazão e composição de biogás. A partir da observação a campo e pesquisa sobre fatores que influenciam a eficiência do tratamento anaeróbio de efluentes, também são apresentadas sugestões de melhorias, objetivando potencializar a produção de metano. A partir da estimativa feita, utilizaram-se os dados aplicando no estudo realizado sobre energia térmica em caldeiras e energia elétrica em geradores, permeando as demais tecnologias necessárias para instalação em cada caso. Estimou-se o tamanho do gasômetro e do armazenamento de biogás, do motor-gerador e da caldeira, além do dimensionamento de um purificador de biogás (caso necessário) para ambos os casos. 5.1. RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DO EFLUENTE LÍ- QUIDO O mau cheiro, proveniente do ácido sulfídrico (H2S) era mais per- ceptível no final da tarde ou logo antes de eventos de chuva. Isso pode ser relacionado à inversão térmica que ocorre na atmosfera nesses momentos, impedindo a dispersão do biogás, acumulando-o próximo à superfície da Terra (LISBOA, 2007). O Quadro 12 mostra os resultados laboratoriais dos 07 dias de co- leta para os parâmetros de DQO, Sólidos Totais, ST Fixos, ST Voláteis, Sólidos Suspensos Totais, SS Fixos e SS Voláteis, para os três pontos de coleta e as eficiências de remoção. Os laudos dos resultados, realizados pelo laboratório de análises, encontram-se em Anexo D. A descrição dos dias de coleta, com a produção de cada dia, temperatura ambiente, condi- ções climáticas, odor e outras informações relevantes podem ser vistas no Apêndice A. Para análise da eficiência da lagoa anaeróbia, foram calculadas as médias de eficiência do decantador, com os três últimos dias de medição. A partir disso, estimou-se a concentração na entrada da lagoa anaeróbia (CP-01 – ponto CP) para os dias que não foi realizada coleta nesse ponto 54 e calculada a eficiência da lagoa anaeróbia de remoção dos parâmetros analisados. Quadro 12 - Resultados das análises de DQO, Sólidos Totais e Sólidos Suspensos aferidos ao longo das coletas e cálculo de eficiências. Local/ Descrição Parâmetro Decan- tador (Ponto A)* Caixa de Pas- sagem ante- rior à lagoa (Ponto CP)*,** Caixa de Passagem posterior à lagoa (Ponto E)* Remoção no decantador (A-CP)** Eficiência decanta- dor** Remo- ção la- goa (CP''- E)** Eficiên- cia la- goa** DQO (mg/L) 2124,0 1653,8 687,0 456,0 22,14% 966,8 58,7% ST (mg/L) 4186,0 2741,0 2613,3 1391,7 38,57% 381,0 13,9% STF (mg/L) 2854,0 1912,8 2058,0 1205,8 41,40% 100,8 5,3% STV (mg/L) 1304,0 959,1 548,0 185,8 26,4% 443,1 45,1% SST (mg/L) 406,7 306,7 106,0 118,3 27,84% 143,7 68,5% SSF (mg/L) 68,0 58,8 14,0 16,7 13,51% 32,0 76,2% SSV (mg/L) 283,3 220,0 80,0 126,0 41,33% 93,0 60,9% Observações Valores em mg/L, exceto indicações de porcentagem *Resultados das análises **Calculado Tendo em vista a grande variação dos resultados nos últimos três dias de coleta, percebe-se que a média de eficiência do decantador pode não ser representativa. As discussões realizadas neste subitem levarão em consideração essa variação. 5.1.1. Vazão Com a análise dos dois métodos cogitados para o cálculo da vazão de entrada, optou-se pelo método do cálculo da vazão recalcada pela bomba. A escolha baseou-se principalmente no fato de as águas pluviais serem captadas juntamente com os efluentes industriais, não sendo repre- sentativo, em eventos de chuva, o volume de água tratada utilizada no período de funcionamento da fábrica. Além disso, há outras entradas e saídas de líquidos durante o processo industrial, por exemplo os despejos de líquido de conserva de tonéis de azeitona, que representam grande vo- lume quando há manipulação desse produto. A Figura 39 mostra as esti- mativas de vazão de entrada no sistema a partir dos dois métodos avalia- dos. A vazão média foi de 374 m³/dia, porém houve variações expressivas (136 a 540 m³/dia), que dependem muito da quantidade e qualidade de produção. 57 No sexto dia de coleta houve uma grande baixa na entrada de DQO e na eficiência de remoção, sendo que a lagoa anaeróbia removeu apenas 35,8% da DQO (de 592 para 380 mg/L). Também pode ser relacionado à mudança do inóculo entre o quinto e o sexto dia de coleta. Esse procedi- mento é feito sempre que se inicia a safra de pepino. Um indicador dessa instabilidade da lagoa quanto às mudanças no ambiente é a variação do pH na saída, com uma média de 6,93, variou de 6,80 a 7,02, o que não ocorreu nos demais dias de análise. A Figura 41 relaciona a vazão de entrada com a DQO de entrada do efluente. A partir do gráfico, observa-se que não há uma regularidade entre as duas grandezas. Mesmo relacionando com os dias de maiores chuvas, e, portanto, maiores contribuições de água pluvial no afluente, não foi possível estabelecer uma relação. Os dias de maior chuva foram o 4 e o 6, com pancadas curtas de chuva nos dias 1 e 7. Figura 41 – Relação entre vazão e DQO de entrada no sistema (ponto A). 5.1.3. pH O pH de entrada no sistema é bastante variável, dependendo das atividades da fábrica, como observado na Figura 42. Na produção, são utilizados diversos compostos ácidos em produtos, como vinagre. Du- rante eventos de limpeza, usam-se compostos básicos, como soda cáus- tica. Percebe-se que ao final da tarde, às 16:30, o pH de entrada é mais elevado, na faixa de 10 a 12, enquanto durante o dia ele pode chegar a 4. 0 100 200 300 400 500 600 0,0 500,0 1000,0 1500,0 2000,0 2500,0 3000,0 1 2 3 4 5 6 7 V az ão ( m ³/ d ia ) D Q O ( m g /L ) Vazão de entrada DQO entrada 58 Percebe-se que no quarto dia de coleta a limpeza foi iniciada mais cedo, pois as 13:30 houve aumento do pH. Figura 42 – pH médio afluente (ponto A) ao longo dos dias de coleta. O pH na caixa de passagem CP-02 (saída da lagoa anaeróbia) mos- trou bastante estabilidade durante os dias de coleta e no geral foram de 6,22 a 7,25 (Figura 43). A média geral do pH efluente ficou em 6,6, sendo ideal que fosse mais próximo a normalidade. Figura 43 – pH médio na saída da lagoa anaeróbia (ponto E) ao longo dos dias de coleta. 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 7 : 3 0 9 : 0 0 1 0 : 3 0 1 2 : 0 0 1 3 : 3 0 1 5 : 0 0 1 6 : 3 0 1 8 : 0 0 1 9 : 3 0 2 1 : 0 0 P H 1 2 3 4 5 6 7 5,60 5,80 6,00 6,20 6,40 6,60 6,80 7,00 7,20 7,40 0 7 : 3 0 0 9 : 0 0 1 0 : 3 0 1 2 : 0 0 1 3 : 3 0 1 5 : 0 0 1 6 : 3 0 1 8 : 0 0 1 9 : 3 0 2 1 : 0 0 p H 1 2 3 4 5 6 7 59 5.1.4. Temperatura Quanto à temperatura do afluente, observou-se que ao longo dos dias houve uma variação de 2 a 13ºC, dependendo do uso de vapor na fábrica. No quinto dia de coleta foi observada as maiores temperaturas, com pico às 15:00, com 35ºC no afluente. A média geral da temperatura de entrada foi de 25ºC. Já na saída, as temperaturas variaram muito pouco ao longo dos dias, de 1 a 3ºC. As menores temperaturas foram registradas no sétimo dia de coleta, em maio/2017, época com temperaturas ambien- tes menores. A temperatura do efluente na saída da lagoa anaeróbia esteve pró- xima a 27 ºC no verão (campanhas de 1 a 4), o que indica grande estabi- lidade das condições da lagoa e padrões propícios à digestão anaeróbia. Já no outono (campanhas de 5 a 7), a temperatura caiu para uma média de 22ºC. A Figura 44 mostra a temperaturas médias de entrada e saída da lagoa anaeróbia aferidas ao longo das campanhas de coleta. Figura 44 - Temperaturas médias do afluente (ponto A) e efluente (ponto E). 5.1.5. Sólidos Quanto aos resultados de sólidos totais, suspensos, fixos e voláteis, observou-se uma grande variação nos valores, tanto na entrada do sis- tema, quanto na saída. A eficiência de remoção tanto no decantador e na lagoa anaeróbia variou bastante, apresentando inclusive valores negativos – amostras da saída com valores de sólidos maiores que a entrada. No ponto A, os sólidos totais obtiveram uma média de 4.186 mg/L, variando de 2.542 a 8.472 mg/L. No ponto E os resultados foram mais homogêneos, com uma média de 2.613 mg/L. No decantador, a estimativa de remoção de sólidos totais foi de 38,6% e na lagoa anaeróbia, de 13,9%. 27 28 30 24 24 21 20 26 28 27 23 24 23 19 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 T em p er at u ra ( ºC ) Afluente Efluente 62 com a matéria orgânica. O sistema de agitação deve ser dimensionado, com agitadores lentos de fundo que não provoquem aeração da lagoa. Ou- tra sugestão seria a adaptação do sistema para funcionar como um circuito de recirculação do efluente, aumentando a idade do lodo. Quanto ao pH da lagoa, foi visto a partir das análises in loco que a manutenção do reator tem sido eficaz, uma vez que as medições de saída mantiveram grande regularidade do pH. Foram medidos valores de 6,22 a 7,25, com média de 6,59. Como esse valor está próximo à normalidade, considera-se bom para o metabolismo anaeróbio. Para ser ideal, no en- tanto, o pH deve aumentar para se tornar mais próximo de 7,00. Objetivando potencializar a produção de metano, o regime da la- goa deve ser alterado para estritamente anaeróbia, substituindo o inóculo adicionado atualmente à lagoa. Atualmente as preocupações com a lagoa são evitar que emane odor na vizinhança, o que nem sempre é controlado; e a autodepuração do lodo de fundo. Ambas podem ser evitadas com a manutenção das condições ideais da lagoa e removendo o lodo de fundo regularmente. Como visto nos resultados, a eficiência de remoção de sólidos está abaixo do padrão, muitas vezes com resultados maiores na saída do que na entrada da lagoa, principalmente na relação SSV/ST, que seria a par- cela orgânica dos sólidos. Além disso, a parcela de sólidos totais fixos representa 69% dos ST, não sendo biodegradado pelas bactérias. Reco- menda-se a realização da limpeza do lodo de fundo regularmente, sendo a periodicidade controlada a partir da medição de eficiência da lagoa em relação a remoção de ST e a relação SSV/ST. A partir da instalação de um gasômetro cobrindo a superfície da lagoa, o ambiente poderá passar de facultativo anaeróbio para estrita- mente anaeróbio, uma vez que não haverá entrada de luz solar para fotos- síntese e trocas gasosas com a atmosfera. Dessa forma, a faixa de biodi- gestão anaeróbia será maior, produzindo potencialmente maior quanti- dade de biogás. A faixa aeróbica será então menor ou ainda inexistente, diminuindo a produção de CO2 e aumentando a porcentagem de CH4. Ou- tra vantagem indireta da instalação do gasômetro será a redução da dis- persão de mau cheiro emanado do sistema de tratamento, evitando con- flitos com a população vizinha. A lona também auxiliará no aumento da temperatura do biodiges- tor como um todo, o que pode aumentar a eficiência da lagoa. Segundo Oliveira (2009), 90% da biodigestão é obtida com raios solares incidentes na lona preta. Essa condição pode auxiliar no outono e inverno e em dias que a fábrica não utiliza vapor em seus processos, como é o caso de época de safra de pepino. 63 Outra sugestão importante para aumentar a eficiência do sistema é a criação de uma rede de drenagem pluviais separada da coleta de águas servidas. Foi observado, através da comparação entre os métodos utiliza- dos para estimar a vazão de entrada na ETE, que em eventos de chuva a vazão estimada pelo tempo de funcionamento da bomba de recalque era duas vezes superior à vazão disponibilizada pela ETA na indústria. O es- tudo realizado por Cabral (2016), aponta que a pluviosidade é correlacio- nada inversamente com a produção de biogás. Com uma carga orgânica maior, o sistema pode alcançar uma eficiência maior, uma vez que a razão alimento/bactéria também aumenta. 5.2. ESTIMATIVA DA PRODUÇÃO DE BIOGÁS A vazão e composição do biogás foram estimados, uma vez que não há uma cobertura da lagoa para captar diretamente o biogás produ- zido. Com base nas análises, verificou-se uma eficiência de remoção de DQO média de 58,7% na lagoa anaeróbia. Foi estimada, com base nas Equações 4, 5 e 6, uma produção média mensal de metano na lagoa anaeróbia de 95,1 m³/dia. Considerando o bi- ogás formado com uma composição de 65% de metano, a produção média de biogás pela lagoa foi estimada em 146,3 m³Biogás/dia, que variou de 57,3 a 227,5 m³Biogás/dia. A Figura 46 apresenta a estimativa de biogás gerado pela lagoa nos dias de coleta. Extrapolando-se, com os dados de DQO de entrada no decantador, do Anexo A, as temperaturas médias mensais, do Anexo B e utilizando as eficiências médias calculadas, a produção anual de biogás foi estimada em 44.475 m³ a 65% de metano. 64 Figura 46 - Estimativa de produção de biogás (65% CH4) nos dias de coleta. 5.3. ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA ENTRE AS ALTERNA- TIVAS TECNOLÓGICAS Tanto para utilização para produção de energia térmica, na caldeira flamotubular mista instalada na indústria e na utilização para produção de energia elétrica, com a injeção do combustível em um motor gerador é necessária a instalação da lona de cobertura na lagoa anaeróbia, para ar- mazenamento e captação do biogás gerado. Previu-se um volume de armazenamento de 250 m³, observando que o volume máximo de biogás gerado calculado foi de 227,5 m³/dia. A lona de cobertura da lagoa dimensionada para esse volume de armazena- mento, sendo a área superficial da lagoa de 51 por 25 m, deve ser de 400 m² de manta a R$20,00/m², resultando em R$ 8.000 (TRIGÁS, 2017). Além do gasômetro e estruturas de captação, segurança e armaze- namento do biogás, é sempre necessário um purificador do biogás antes de utilizar no motor gerador, para eliminar gases corrosivos ao motor e prolongar sua vida útil. Apesar de algumas bibliografias apontarem que é dispensável a purificação para a caldeira para concentrações de H2S abaixo de 1000 ppm, alguns fornecedores recomendam realizar a purifi- cação do biogás previamente à caldeira também. 57,32 216,63 227,50 116,17 170,52 155,70 100,07 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 1 2 3 4 5 6 7 V az ão ( m ³/ d ) Dias de Coleta P rodução de B iogas Produção de biogás estimada (m³/dia) Média de Produção 67 de ponta atualmente (104.689 kWh anual). Essa energia poderia suprir a energia produzida pelo gerador a diesel (97.654 kWh/ano) e ainda 91,2% do consumo da concessionária no horário de ponta. A Figura 48 apresenta o resultado mensal da extrapolação para o ano de 2016. Figura 48 - Extrapolação da estimativa de potencial energético do biogás a partir dos dados de entrada de DQO para o ano de 2016 para produção de energia elétrica. Utilizando-se produções de biogás de 82, 190, 210 e 320 Nm³Bio- gás/dia, a ER-BR fez uma simulação de emprego do biogás em geradores e as horas de funcionamento por dia, conforme a Figura 49. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 k W h /m ês D Q O ( k g /m ³) Potencial de Geração de Energia Elétrica Geração de energia elétrica (kW/mês) Demanda total em horário de ponta (kWh/mês) DQO entrada (mg/L) DQO saída (mg/L) Economia anual: R$ 381.482,85 (37.978 L de diesel (100%) e 6.417 kWh no horário de ponta (91,2% ) 68 Figura 49 – Simulação do uso do biogás em geradores de energia para dife- rentes produções pela ER-BR. Fonte: ER-BR (2017). Também a economia de energia foi calculada para horário de ponta e fora de ponta, sem consideração de custos com o gerador a diesel, con- forme a Figura 50. 69 Figura 50 – Simulação de economia de energia com o uso dos geradores pela ER-BR. Fonte: ER-BR (2017). Os custos para implementação dos sistemas, incluindo gerador, painel manual, filtro de biogás e start up foram estipulados conforme a Figura 51. Figura 51 – Custos de implementação do sistema de gerador, painel manual, filtro de biogás e start up pela ER-BR. Fonte: ER-BR (2017). R$115.000,00 72 7. RECOMENDAÇÕES Tendo em vista as constatações efetuadas na presente pesquisa, su- gerem-se algumas recomendações para trabalhos futuros:  Com a instalação de um gasômetro na lagoa, será possível captar e analisar o biogás, a fim de identificar sua real com- posição, através de métodos analíticos. A partir dessa iden- tificação mais apurada da qualidade e quantidade de me- tano, acurar-se-á a necessidade real de purificação e o po- tencial real de produção de energia;  A análise de viabilidade técnico-econômica da adaptação da caldeira instalada para uso misto de lenha e biogás ou in- vestimento em uma nova caldeira para essa finalidade;  Análise de viabilidade técnico-econômica de implantação de um gerador movido a biogás, como alternativa para ge- ração de energia elétrica em horário de ponta, alternando-se com o gerador movido a óleo diesel;  Análise de adaptação do motor atual de diesel para biogás;  Análise de substituição do combustível dos maquinários e veículos utilizados, como empilhadeiras. Segundo IEA (2005), a utilização do biogás como combustível segue a mesma configuração de motor que o gás natural. A desvan- tagem do uso do biogás para esse fim, entretanto, é a neces- sidade de diminuir a concentração de CO2. Motores desse tipo exigem uma qualidade melhor do gás, então um estudo específico sobre sua viabilidade é interessante, necessitando implementar um purificador de alta eficiência e realizar ou- tras melhorias no sistema de tratamento.  Estudo do potencial de produção de biogás a partir da bio- digestão anaeróbia dos resíduos sólidos provenientes da in- dústria. Trata-se de um resíduo formado essencialmente por matéria orgânica vegetal e representam em torno de 10 ton/mês. 73 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANP – Agência Nacional de Petróleo. Síntese dos Preços Praticados – Blumenau. Disponível em <http://www.anp.gov.br/preco/prc/Re- sumo_Por_Municipio_Posto.asp>. Acesso em 22 mai. 2017. APHA, AWWA, WEF. Standard Methods For Examination Of Water And Wastewater. 22 ed. New York: Public Health Association Inc, 2012. BARRERA, P. Biodigestores: energia, fertilidade e saneamento para a zona rural. 2. ed. São Paulo: Ícone, 2003, 106 p. BEGA, E. A. 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ANEXO C: Histórico de demanda de energia elétrica e geração de energia pelo gerador a diesel na indústria em 2016. Fonte: Cia Hemmer Ltda. ANEXO D: Laudos das análises de DQO, Sólidos Totais e Sólidos Sus- pensos do efluente de entrada e saída da lagoa facultativa anaeróbia. Fonte: LANAE/SENAI. Coletas: Realizadas pela autora. 79 ANEXO A - Histórico do monitoramento de parâmetros da lagoa facul- tativa anaerórica.