Ferramenta de auxílio à tomada de decisão para produção e aplicação energética de biogás

Abstract

A diversificação de fontes energéticas é um processo essencial à sua universalização de acesso, ao mesmo tempo em que contribui com a redução de impactos ambientais ocasionados pelo uso de combustíveis fósseis. Para se atingir tal fim, necessita-se planejar e gerenciar um sistema energético adequado, que detenha variadas opções de combustíveis e tecnologias de conversão, com especial atenção aos recursos renováveis. O biogás, gerado a partir da digestão anaeróbia de resíduos orgânicos, é uma dessas alternativas que, em função de seu alto teor de metano, apresenta possibilidade de uso energético em aplicações correlatas ao gás natural. Nesse contexto, o presente trabalho objetiva o desenvolvimento de uma ferramenta impulsionadora de projetos de geração e uso de biogás, de maneira a auxiliar o usuário na sua tomada de decisões quanto a diferentes escolhas e estimativas envolvidas no processo. Visa, portanto, a proporcionar um direcionamento preliminar e simplificado aos interessados na atividade, servindo como ferramenta assistente ao esboço do projeto. Através da revisão literária, foi possibilitada a contextualização motivadora do trabalho, ao mesmo tempo em que se estabeleceu a base teórica para entendimento do processo de digestão anaeróbia. Por sua vez, o desenvolvimento da ferramenta consistiu na elaboração de 34 diagramas de fluxos, agrupados em seis categorias temáticas, abrangendo: etapas da concepção de uma usina de biogás; logística e características das biomassas empregadas; parâmetros operacionais influentes ao processo; potencial de geração de biogás; possibilidades de aplicações energéticas; e tecnologias de tratamento/purificação. De maneira a embasar a construção dos fluxogramas, desenvolveram-se revisões de literatura específicas para cada categoria. As revisões de literatura proporcionaram o estabelecimento de critérios- chave para a tomada de decisão. Tais critérios foram, então, explicitados nos diferentes fluxogramas por caminhos diferenciados – como escolhas binárias, múltiplas opções, processos, comentários e entradas/saídas de dados -, a partir de simbologia adaptada de padrões do ANSI (American National Standards Institute) e ISO (International Standards Organization). Como resultado, obteve-se uma ferramenta que compreende e integra os principais aspectos envolvidos na produção e aproveitamento energético do biogás, se valendo de critérios orientadores que prestam apoio às escolhas do usuário. Assim, dentro do contexto de um esboço de projeto de planta de biogás, permite o entendimento das principais características, raciocínios e critérios envoltos em diferentes estimativas para os temas estabelecidos. Demonstrou-se a interdisciplinaridade da indústria do biogás, interconexão entre suas etapas e principais critérios que as guiam. Espera-se que tal ferramenta sirva para estudos, mapeamentos e estimativas de potenciais energéticos disponíveis, bem como os meios de sua exploração.

The diversification of energy sources is an essential process for achieving universal access to energy while contributing to the reduction of environmental impacts caused by the use of fossil fuels. To achieve this goal, it is necessary to plan and manage an adequate energy system that incorporates a variety of fuels and conversion technologies, with special attention to renewable resources. Biogas, produced through the anaerobic digestion of organic waste, is one such alternative. Due to its high methane content, it offers energy use possibilities in applications similar to those of natural gas. In this context, this study aims to develop a tool that supports biogas generation and utilization projects, assisting users in making decisions regarding the various choices and estimates involved in the process. Therefore, it seeks to provide preliminary and simplified guidance to stakeholders interested in the activity, serving as a support tool for project drafting. Through a literature review, the motivational context for this work was established, while also providing the theoretical foundation for understanding the anaerobic digestion process. The tool development consisted of creating 34 flowcharts, grouped into six thematic categories, covering: stages in the design of a biogas plant; logistics and characteristics of the biomass used; operational parameters influencing the process; biogas generation potential; possible energy applications; and gas treatment/purification technologies. Specific literature reviews were conducted for each category to support the flowchart construction. These reviews enabled the establishment of key decision-making criteria, which were then represented within the various flowcharts through different pathways - such as binary choices, multiple options, processes, comments, and data inputs/outputs - using symbols adapted from ANSI (American National Standards Institute) and ISO (International Standards Organization) standards. As a result, a tool was developed that encompasses and integrates the main aspects involved in biogas production and energy utilization, relying on guiding criteria that support user decision-making. Within the context of a preliminary biogas plant project, it enables the understanding of key characteristics, reasoning processes, and criteria underlying different estimates related to the defined topics. The interdisciplinary nature of the biogas industry was demonstrated, as well as the interconnection between its stages and the main criteria that guide them. It is expected that this tool will serve as a resource for studies, mappings, and estimations of available energy potentials, as well as for identifying ways to harness them.