Os reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) são amplamente utilizados para tratamento de esgoto doméstico no Brasil e geram como subprodutos lodo e biogás. Normalmente o lodo é enviado para aterros sanitários e o biogás é queimado em flare. O objetivo desse estudo foi avaliar o potencial energético desses subprodutos em estações de tratamento de esgoto (ETEs) localizadas no estado do Paraná, Brasil. Inicialmente foi elaborada uma visão geral do potencial de recuperação de energia do biogás em ETEs, em escala plena, que utilizam reatores UASB. Posteriormente, 239 ETEs no estado do Paraná foram avaliadas, sendo o potencial energético dos subprodutos estimado por um modelo matemático. Os dados foram espacialmente classificados utilizando o ArcGIS®, levando-se em consideração as diferentes características do efluente (pior cenário, cenário típico e melhor cenário), sistemas de desidratação do lodo (leito de secagem e centrífuga) e tamanhos (pequeno, médio e grande). Entre os estados do Brasil, o Paraná apresentou o maior potencial energético de biogás, embora explore apenas 0,4% de sua capacidade. O biogás é o principal subproduto gerado pelos reatores UASB no Paraná de modo que, caso utilizado em todo o estado, poderia suprir a demanda de energia de uma cidade com 111.000 habitantes. O biogás correspondeu a 65, 64 e 74% do potencial energético total (lodo e biogás) para as pequenas, médias e grandes ETEs, respectivamente. O estudo do potencial energético dos subprodutos avaliados associado à utilização de ferramentas de SIG contribui positivamente para o processo de tomada de decisão na gestão de saneamento e para melhorar a sustentabilidade energética.
Palavras-chave: estação de tratamento de esgotos, reator UASB, recuperação de energia.
Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactors are widely used for domestic sewage treatment in Brazil, and generate sludge and biogas as by-products. Typically, the sludge is sent to sanitary landfills, and the biogas is burned in flares. This study assessed the energy potential of these by-products in sewage treatment plants (STPs) located in the state of Paraná, Brazil. First, an overview of biogas energy recovery potential in a full-scale STP based on UASB reactors was carried out. Afterwards, a total of 239 STPs in the state of Paraná were assessed, and the energy potential of the by-products was estimated by a mathematical model. Data were spatially classified using ArcGIS®, taking into account the different effluent characteristics (worst, typical and best scenario), sludge dehydration systems (drying bed and centrifuge) and sizes (small, medium and large). Among the states in Brazil, Paraná presented the highest biogas potential, although nowadays it exploits only 0.4% of its capacity. Biogas was the main by-product generated by UASB reactors in Paraná, and if used in the entire state, it could supply the energy demands of a city with 111,000 inhabitants. Biogas corresponded to 65, 64 and 74% of the total potential (sludge and biogas) for small, medium and large STPs, respectively. The study of the energy potential of the by-products associated with GIS tools positively contributes to the decision-making process in sanitation management and to improve energy sustainability.
