Potencial de geração de energia renovável através do aproveitamento de resíduos sólidos e efluentes líquidos de arrozeiras no estado de Santa Catarina: metano e gás de síntese

Abstract

O arroz é um dos principais alimentos da culinária brasileira e além da importância cultural e nutritiva, apresenta grande relevância econômica, principalmente para o sul do Brasil onde estão os dois maiores produtores nacionais do grão. Santa Catarina fica em segundo lugar na produção, atrás somente do Rio Grande do Sul, com 1.091 mil toneladas de arroz na safra de 18/19. Além da produção do grão, o estado se destaca no setor de beneficiamento com cerca de 66 indústrias instaladas. Como toda atividade industrial, o processo de beneficiamento também está relacionado com o consumo de recursos naturais, com alta demanda energética e geração de subprodutos. Nestas indústrias há uma elevada geração de cascas de arroz, resíduo que em sua decomposição emite metano, gás relacionado com o efeito estufa. Outro passivo ambiental é a produção de efluentes pelo processo de parboilização que é a principal técnica de beneficiamento realizada no estado e gera, além dos grandes volumes, efluentes com altas cargas orgânicas. A necessidade de diminuir os impactos ambientais negativos das industrias se torna cada vez mais urgente devido a grande pressão exercida por suas atividades no meio ambiente sendo necessário, portanto, a proposição de soluções economicamente viáveis e ambientalmente adequadas. Desta forma, o objetivo deste estudo foi determinar o potencial de geração de energia proveniente do aproveitamento dos resíduos sólidos e efluentes líquidos das industrias de beneficiamento do estado de Santa Catarina. Para tal realizou-se uma análise do potencial de geração do metano produzido com o tratamento de efluentes com reatores de fluxo ascendente com manta de lodo, do inglês Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors (UASB). No caso da casca de arroz o seu aproveitamento energético foi realizado considerando a processo de gaseificação obtendo como produto o gás de síntese. Para a quantificação do potencial de geração de energia térmica e elétrica foi considerada a queima controlada de gás de síntese e do metano em motores de cogeração de energia e calor (CHP). Os resultados demonstraram que a energia produzida é de grande relevância podendo suprir as demandas energéticas dos principais processos das indústrias e ainda gerar remanescentes com capacidade calculada de1,7E+08 kWh.ano-1 para energia elétrica e 5,4E+08 kWh.ano-1 de energia térmica.

It is considered that rice is one of the most relevant staple food of Brazilians diet and in addition to the cultural and nutritional importance, it has great economic relevance, especially for southern Brazil, where are located the two largest states producers of the grain. Santa Catarina is Brazil’s second-largest producer, only behind of Rio Grande do Sul, with 1,091 thousand tons of rice produced in the 18/19 harvest. Additionally, to grain production, the industrial sector has also great significance with approximately 66 industries installed. Like all industrial activity, the processing is also related to the consumption of natural resources, with high energy demand and by-products generation. In these industries, there is a large generation of rice husks, waste that in decomposition emits large volumes of methane, greenhouse gas. Another environmental liability is the production of effluents through the parboiling process, which is the main beneficiation process carried out in the state and has, besides the large volumes, effluents with high organic loads. The need to reduce the environmental impacts of industries is becoming increasingly urgent, due to the great pressure exerted by them on the environment, which therefore requires a proposal for economically viable and environmentally suitable solutions. Thus, the objective of this study is to determine the energy potential of power generation with solid and liquid waste from processing industries in the state of Santa Catarina. In order to achieve this goal, it was estimated the methane generation produced by the effluent treatment with UASB reactors with three different methods. With regard to the rice husks its energy use was performed considering the gasification process obtaining as product synthesis gas (syngas). To quantify the potential for thermal and electric energy generation, the use of CHP engines were considered for controlled burning of syngas and methane. The results demonstrated that the values of generated energy are of great relevance and can suppress the energy demand of the main processes of the industries and still generate remnants, with capacity estimated to generate 1,7E + 08 kWh.year-1 of electric energy and 5,4 + E08 kWh. year-1 of thermal energy.