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PRÊMIO PINI 2013

Conheça a usina vencedora do Prêmio PINI 2013, categoria Obra de Destaque Editorial - Infraestrutura; gás gerado na decomposição de resíduos é convertido em energia para abastecer 400 mil habitantes

Por Eduardo Campos Lima
Edição 148 - Novembro/2013
 

fotos: Marcelo Scandaroli
Biogás gerado no aterro São João (foto ao lado) é levado à usina termoelétrica (foto acima) para produção de energia

A usina termoelétrica Biogás, instalada em 2007 no aterro São João, na zona Leste de São Paulo, produz energia para 400 mil habitantes a partir do biogás gerado no próprio aterro. O biogás tem entre 40% e 60% de metano e é resultado da decomposição anaeróbia dos resíduos orgânicos. Operada pela São João Energia Ambiental S/A e constituída por iniciativa das empresas Heleno e Fonseca, Arcadis Logos Engenharia e Van der Wiel, a usina tem capacidade de extração de metano de 24 mil Nm³/h.

O aterro São João, administrado pela Ecourbis, funcionou entre 1992 e 2007, tendo recebido 28 milhões de toneladas de resíduos em seus 80 hectares. Os depósitos eram feitos em células de cinco a seis metros de altura, seladas com uma camada de 0,5 a 0,8 m de solo argiloso.

O projeto da termelétrica foi realizado e executado pela antiga empresa Enerconsult, hoje Arcadis Logos. "O projeto é de fora, tendo sido feita uma adaptação e a montagem propriamente dita", explica Douglas Ramponi Schwangart, gerente operacional da usina.

Até que a operação começasse - em 2008 -, o único tratamento que o biogás recebia era a queima passiva nos drenos verticais do aterro sanitário - o que reduzia em apenas 20% o volume de metano lançado à atmosfera. "A queima é uma forma de reduzir o impacto da emissão direta do metano na atmosfera, mas a eficiência desse procedimento é muito baixa", define Schwangart. Com o funcionamento da termelétrica, há controle total sobre o gás, com utilização de praticamente 100%. Uma pequena porcentagem, cerca de 3% do metano captado, perde-se ao longo do percurso até a usina de energia.

fotos: Marcelo Scandaroli
Tubulação de 40 km que conecta cerca de 170 drenos tem capacidade para coletar até 24.000 Nm3/h de biogás

Usina de captação de gás
A operação no aterro São João é composta por duas plantas distintas, totalmente interligadas: a usina de captação de gás e a usina de energia. A primeira é composta por uma rede de dutos instalados no aterro. "Os drenos verticais do aterro foram construídos para liberar naturalmente o gás produzido", descreve Schwangart.

O tubo de concreto de cada dreno foi removido e executou-se uma escavação de quatro a seis metros, dependendo da localização, para que fosse instalado, então, um duto de polietileno de alta densidade (PEAD), já perfurado e atendendo as especificações corretas para a drenagem. Os tubos têm diâmetros que variam de 110 mm a 315 mm. "Depois da instalação, fechamos o local, recobrindo com terra, e fizemos o acabamento, plantando grama de novo. Fica exposto apenas o cabeçote", completa o gerente.

O sistema formado pelos dutos interliga-se a linhas principais, constituídas por tubulações maiores de PEAD. Essas linhas correm até a usina de gás, que succiona o metano dos poços. Ao todo, há 40 km de tubulações, que conectam em rede cerca de 170 drenos. A capacidade de coleta do sistema é de 24.000 Nm³/h de biogás.

O gás surge, geralmente, após pelo menos seis meses do aterramento dos resíduos, distribuindo-se de forma desigual pelo aterro. Áreas de deposição mais antiga de lixo têm produção menor de biogás, uma vez que sua curva de decomposição já está em fase descendente. As partes mais novas do aterro produzem mais biogás (veja quadro sobre a formação de metano).

Outro aspecto que influencia a produção de metano é o tipo de resíduo aterrado. Há partes do aterro que receberam, eventualmente, um volume maior de entulho, por exemplo, e por isso produzem menos biogás. Além disso, diferenças na captação advêm das condições desiguais dos dutos de drenagem. "Há locais que têm estrutura de drenagem menos danificada pela movimentação do aterro, então o aproveitamento do biogás é melhor", aponta Schwangart.

A umidade é um fator determinante para a produção de biogás. Em períodos de estiagem, há uma queda mais acentuada na formação do biogás, uma vez que o solo seco acaba sofrendo trincas, que facilitam a entrada de oxigênio e também a perda de gás para a atmosfera antes de sua captação. "As chuvas não apenas selam as trincas, impedindo o escape de gás, como também aumentam a umidade, que é praticamente um catalisador para a produção", informa Schwangart.

 

Equipamentos

- Quatro sopradores com capacidade de sucção de 6 mil Nm³/h e pressão de operação entre 140-170 mbar;
- Três medidores de vazão com capacidade de registros de até 25 mil Nm³/h;
- Resfriador com capacidade de 230 TR;
- Três flares de alta eficiência com 5 mil Nm³/h de capacidade (1.050°C);
- Painel de controle com sistema de supervisão e controle automático e interface de operação à distância; recolhe dados a cada minuto;
- 16 geradores a motor de 1,54 MW cada;
- Planta de motores.

 

Em campo, são utilizados três equipamentos para o monitoramento do metano. O analisador de gás portátil aponta informações como a composição do gás e seu poder calorífico. O anemômetro mensura a velocidade interna do gás nas tubulações, onde se torna possível verificar a vazão, e o manômetro é o equipamento que verifica a pressão nos drenos (poços).

"Por meio dessas medições, conseguimos monitorar adequadamente os poços, que passam por leituras mensais. Verificamos qual a condição do gás em cada um deles, de modo que conseguimos fazer um mapa para saber quais regiões têm mais ou menos gás. Cruzando esses dados com o histórico construtivo do aterro, chegamos a informações conclusivas", conclui o gerente.

 

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