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Sebigas S.p.A.Usina de biogás: nova fonte de energia a

partir do lixo orgânico

Fortaleza23 de julho de 2014

Gruppo Industriale Maccaferri

SECI Energia

TERMELÉTRICA

FOTOVOLTAICA

BIOGÁS

BIOMASSA

ENERGIA EÓLICA

HIDRELÉTRICA

RECUPERAÇÃO ENERGÉTICA

O setor de biogás

Em 2008 Sebigas foi criada, uma empresa especializada em projeto, fabricação,

montagem, operação e manutenção de usinas de biogás a partir de biomassas

agrícolas e agroindustriais.

Nossa empresa adquiriu um sólido conhecimento em digestão anaeróbica

para unidades de biogás, além de ter desenvolvido sua própria tecnologia

através de uma competente equipe de engenheiros. Temos orgulho de sermos

fruto de 100 anos de experiência do Gruppo Industriale Maccaferri, tradicional

e sólida empresa italiana.

SEBIGAS oferece ao mercado soluções práticas para atender às necessidades

específicas de cada cliente, colocando-se em dois papéis:

EPC contractor: projeto e execução

Technology provider: fornecedor de tecnologia e engenharia para a

construção da usina.

SEDE

JOINT VENTURE

NOVOS MERCADOS

Sebigas no mundo

SEDE NO BRASIL

Sebigas na TailândiaEm setembro de 2013, a UAC e SEBIGAS formaram uma joint venture

denominada Sebigas UAC CO LTD.

Sebigas no BrasilDesde junho de 2014, Sebigas está presente no Brasil através de um escritórioem Jundiaí – SP para poderem estar diretamente presente no mercado

brasileiro usando a experiência desenvolvida na Itália nos últimos anos e estar

ao lado do cliente durante o projeto e, acima de tudo após a colocação em

funcionamento, a fim de apoiá-lo e ajudá-lo a alcançar a produção desejada da

usina.

Por que Usinas Sebigas?

Sebigas, uma empresa desenvolvida para produzir biogás:

• Temos conosco a experiência internacional do Grupo Industrial

Maccaferri.

• O dimensionamento biológico é resultado da nossa experiência em:

• Unidades operantes

• Pesquisas contínuas sobre novas biomassas em nosso laboratório

• Testes iniciais para projetar da forma mais eficiênte as usinas de nossos

clientes de acordo com a biomassa a ser usada.

• A engenharia da usina é baseada no conhecimento desenvolvido pela

empresa, permitindo assim:

- Oferecer usinas personalizadas a cada cliente

- Garantir a alta qualidade dos materiais e equipamentos utilizados

- Assegurar a fácil manutenção dos equipamentos

• Digestão anaeróbia é um processo biológico natural.

• Temperatura e pH são mantidos constantes dentro dos digestores

• A biomassa, dentro de reatores especiais (digestores) e na

ausência de oxigênio, decompõe-se liberando biogás.

• Como resultado, biomassa digerida é bombeada continuamente

para fora do reator, sendo chamada de digestado.

Digestão Anaeróbica – BiogásSubstânciaOrgânica

DigestãoAnaeróbica

BiogásDigestado

• O Biogás é uma mistura de gases, que consiste principalmente em

metano (CH4) e dióxido de carbono (CH2). Após filtração dos

componentes indesejados, pode ser energeticamente utilizado para

diferentes fins.

• O processo de formação do biogás é resultado de várias etapas

inteligadas, onde o material inicial é continuamente quebrado em

unidades menores

Conteúdo do Biogás

CH4 50 – 70% vol

CO2 30 – 48% vol

Outros componentes:

H2 – O2 – NH3

H2S – H2O

Aplicações do biogás

O biogás oferece a mesma flexibilidade de uso que o gás natural.

• Combustível para cogeração de energia térmica e elétrica

• Purificado para obter biometano (alto poder combustível)

• Queima para produção de calor

Biogás

Cogerador

Boiler

Tratamento

Energia térmica e elétrica

Energia Térmica

Biometano

Biomassas para a produção de biogás

Vinhaça, torta de filtro, palha e bagaço do processamento da cana de açúcar

Produção de biogás: 20 – 100 m3/t_biomassa

Fração Orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos(Lixo orgânico)


Dejetos de animais(por exemplo: dejetos suínos, bovinos e de aves)


Matadouros (carne, sangue)


Cama de aviárioProdução de biogás 100 – 200 m3/t_biomassa

Resíduos agroindustriais(soro de leite, grãos cervejeiros, resíduos de hortifrúti)


Resíduos de lavouras(soja, café, mandioca, arroz)


Glicerinaresultante da produção de biodiesel


Culturas energéticas(milho, sorgo, triticale, capim elefante)


Lodos de esgotoProdução de biogás: 40 – 60 m3/t_biomassa

• Através de um preciso dimensionamento biológico, uma usina de biogás

pode ser projetada para digerir ou codigerir uma ou mais biomassas.

• Sebigas desenvolveu nesses últimos anos, experiência biológica através da

construção de mais de 55 usinas, 18 delas operadas pela própria empresa.

Co-Digestão de mais biomassas

Categorias de Biomassa Biomassa Quantidade (t/a) N° de cabeças DS% ODS%

Resíduos Esterco bovino com palha 55.000 4.000 21% 79%

Animais Esterco líquido de porco 200.000 60.000 4,5% 70%

Cama de aviário 18.000 - 35% 95%

Culturas Silagem de milho 18.000 - 35% 95%

EnergéticasCapim elefante 45.000 - 23% 92%

Glicerina resultante da produção de

biodisel7.600 - 98% 92%

Resíduos Vinhaça 400.000 - 3% 87%

Agroindustriais Torta de filtro do processamento da

cana de açúcar50.000 - 28% 76%

Beterraba açucareira 35.000 - 25% 95%

Palha do processamento da cana 40.000 - 85% 15%

Resíduos Resíduos de abatedouros 80.000 - 25% 95%

Lixo orgânico 25.000 - 30% 95%

Lodos de esgoto 70.000 - 17% 80%

Biomassa para 1 MWeAbaixo alguns exemplos da quantidade de biomassa necessária para uma usina de 1 MWe

(500 m3 / h de produção de biogás):

Layout de uma usina de 1 MWe

Tanque FinalDigestor

Tanque de armazenamento

de biomassa sólida

Digestor com gasômetro

Cogerador

AlimentadorContínuo

Tanque de carga

Estação de bombeamento e sala de controle

Flare

Usina de Biogás – Sistema de Alimentação

• O Tanque de armazenamento é feito de

concreto. Seu volume é calculado de acordo

com o volume necessário para a operação da

usina durante o ano.

• O alimentador contínuo é construído de modo a assegurar que

o autoconsumo e a flexibilidade de alimentação funcionem da

melhor forma possível para as biomassas escolhidas.

• O tanque de carga também é construído em concreto. Ele é

fornecido com todos os equipamentos e instrumentos

necessários, de acordo com a biomassa que deverá

alimentar a unidade.

Usinas de Biogás – Digestores e sistema de agitação

� O sistema de agitação da Sebigas é o resultado de um estudo de fluido

dinâmica na usina piloto e em digestores de tamanho real, em

cooperação com a Universidade de Bolonha.

� A agitação da mistura, que é uma característica fundamental do

biogás, é garantia de eficiência e confiabilidade das usinas Sebigas:

� Materiais de alta qualidade

� Agitação aperfeiçoada

� Autoconsumo otimizado

� Fácil manutenção dos componentes

� Os digestores primários e os pós digestores da Sebigas são feitos em

concreto, fornecidos com:

� Aquecimento e/ou resfriamento do sistema

� Isolamento térmico

� Proteção interna de concreto

Usinas de Biogás – Estação de bombeamentoTubulações e válvulas estão instaladas dentro da estação de bombeamento.

• Podendo ser feita em concreto ou skid pré-fabricado para rápida

construção no local

• Contém bombas, válvulas e um sistema de controle para a perfeita e

flexível operação da unidade de biogás.

• Possibilita flexibilidade na definição do ciclo de transferência

Usinas de Biogás – Gasômetro

As usinas da Sebigas possuem gasômetros de alta

qualidade com lona de membrana dupla para

armazenar a produção de biogás:

• Assegura-se um volume mínimo para o

funcionamento estável do motor.

• Fornece um espaçamento de tempo suficiente

para realizar a manutenção do cogerador sem

perder produção

Usinas de Biogás – Cogerador e Sistema de tratamento do gás

Sebigas é capaz de fornecer:

• Sistema de cogeração completa em container.

Se o calor dos gases de escape não for utilizado,

é possível recuperá-lo instalando um sistema

ORC para produzir energia elétrica, aumentando

a eficiência energética global da unidade.

Sebigas atualmente é proprietária de várias

usinas que operam com esse sistema de

recuperação de calor.

• Um sistema de tratamento remove o CO2 e

outros elementos indejesados do biogás,

obtendo assim biometano.

Tratamento do Digestado Líquido

A digestão anaeróbica a úmido precisa

recircular uma grande quantidade de

digestado no processo.

Sebigas utiliza um inovador sistema de

tratamento a ozônio do digestado líquido:

• Patentiado

• Fácil instalação

• Sem adição de produtos químicos

• Baixas despesas operacionais

Usinas de Biogás – Digestado

Usinas de Biogás – Sala de Controle

O sistema de controle desenvolvido pela Sebigas

garante:

• A operação segura da usina

• Minimizar a presença do operador no local

• Fácil utilização

• Sistema de controle remoto

• Sistema de monitoramento em tempo real

• Sistema de alarme SMS

• Software desenvolvido através da experiência

do Grupo Maccaferri

Usinas de Biogás a partir de Lixo Orgânico

Um dos desafios interessantes para o

futuro, é a transformação da fração

orgânica dos resíduos sólidos urbanos

(Lixo Orgânico) em biogás e sua

utilização para fins energéticos.

Sebigas acredita no potencial dessa

biomassa e desenvolveu um confiável

sistema anaeróbico a úmido.

Diagrama de blocos para uma usina de biogas a lixo orgânico

O lixo orgânico é processado através de um sistema de pré-tratamento feito

sob medida, tornando-se um purê.

O processo prevê duas etapas de digestão:

• Um primário que é alimentado com matéria fresca

• Um secundário onde a digestão é terminada e o biogás é armazenado em

um gasômetro antes da sua utilização no sistema de cogeração.

O digestado é tratado:

• Fração sólida para compostagem e transformação em fertilizante

• Fração líquida para um sistema específico de tratamento de águas

residuais

Pré-tratamento

LixoOrgânico

Biogás

Digestado

Cogerador

Fertilizante

TratamentoDigestores

Usina de Biogás para Lixo OrgânicoTriagem Manual

Classificação Preliminar

A triagem manual consiste em separar

a parte orgânica da inorgânica por

meio de profissionais capacitados.

Além da garantia de que os materias

que vão para os biodigestores são

corretos.

Com esse processo há a substituição

dos antigos catadores de lixo por

profissionais regularizados.

Sistema automático de pré-tratamento:

A linha de pré-tratamento é subdividida

nas fases seguintes:

• Abridor de sacos

• Peneiração

• Separação magnética

• Homogeneização

• Remoção de materiais inertesinertesDepois da remoção de material

indesejado, um pure orgânico é criado e

bombeado para a digestão anaeróbica.

Usina de Biogás para Lixo OrgânicoPré-Tratamento

Usina de Biogás para Lixo OrgânicoDigestores especiais

Sebigas implementa uma solução feita

sob medida, com base em nosso know-

how e experiência em diferentes áreas,

para eliminar os riscos comuns a esse

tipo de substrato.

Nossos Digestores possuem as

seguintes características:

• Fundo cônico para facilitar a

remoção de sedimentos

• Sistema de mistura eficaz

• Fácil manutenção dos componentes

Usina de Biogás para Lixo OrgânicoTratamento do Digestado Sólido

Sebigas implementa sistemas de

secagem do digestado, com base na

tecnologia já estabelecida, o que

permite ao cliente:

• Disponibilidade de material seco

pronto para uma fase posterior de

compostagem

• Redução significativa do volume do

digestado para ser armazenado de

acordo com os regulamentos

nacionais

Alguns números de Fortaleza

• População: 2.551.806 pessoas.

• Resíduo gerado por ano: 1.758.000 toneladas.

Esse valor corresponde somente ao que foi

gerado em Fortaleza.

• De uma maneira geral, a composição

gravimétrica encontrada em Fortaleza apresenta

em maior participação, resíduos de resto de

alimentos (34,9%).

• Já para resíduos estritamente domiciliares a

porcentagem sobe para 42,7% de orgânico

• Quantidade por dia do lixo orgânico: 1800toneladas.

700 kWe 100% Lixo OrgânicoAlimentação por Fração Orgânica (t/a) 21.500

1 Digestore Primário - Diâmetro (m) 16

1 Pós Digestor - Diâmetro (m) 16

Altura dos Digestores (m) 10

Produção de Biogás (m3/a) Aprox. 2.650.000

Produção de Metano (m3/a)* Aprox. 1.458.000

Produção Equivalente de Energia Elétrica(kWh/a)

5.292.000

Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo Orgânico no Parque tecnológico do município de Horizonte

Características da Usina

*Conteúdo de Metano aprox. 55%

Fluxograma

Tanque Final

Digestor

Sistema de pre-tratamento


Cogerador

Tanque de carga

Estação de bombeamento

Tocha

Separador

Área de recepçãodo lixo

Tratamentodigestado liquido

LayoutTanque Final

Digestor Sistema de pre-tratamento


Cogerador

Tanque de carga

Estação de bombeamento

Tocha

Sala de controle

Separador

Área de recepçãodo lixo

Tratamentodigestado liquido

Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo OrgânicoParque tecnológico do município de Horizonte

Plano de Negócios Preliminar

• Potência 700 kW• Produtividade min 8.400 h/a

• Preço para a instalação da Usina de Biogás a contrato EPC turn -key R$ 10.950.000

• Operação e Manutenção R$ 30 por hora � R$ 252.000 por ano• Trabalhadores e Veículos de carga R$ 120.000 por ano

• Economia de compra de energia elétrica 0,2 R$/kWh � R$ 1.058.000 por ano• Custo da coleta de resíduos orgânicos R$ 70 por tonelada � R$ 1.505.000 por ano

• Duração do plano 20 anos• Patrimônio 20%• Duração do Empréstimo 10 anos• Taxa de juros 10%

CARACTERÍSTICAS TÉCNICASCARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

DESPESAS DE CAPITALDESPESAS DE CAPITAL

DESPESAS OPERACIONAISDESPESAS OPERACIONAIS

RENDIMENTOSRENDIMENTOS

FINANCEIROFINANCEIRO

• Quantidade de Lixo Orgânico 21.500 t/a

Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo OrgânicoParque tecnológico do município de Horizonte

Plano de negócios - Resultados

• Taxa interna de retorno 17,3%

• Período de Recuperação 6 anos

10 MWe 100% Lixo OrganicoAlimentação por Fração Orgânica (t/a) 300.000

12 Digestores Primários - Diâmetro (m) 20

3 Pós Digestores - Diâmetro (m) 20

Altura dos Digestores (m) 12

Produção de Biogás (m3/a) Aprox. 36.795.000

Produção de Metano (m3/a)* Aprox. 20.237.000

Produção Equivalente de Energia Elétrica(kWh/a)

75.600.000

Proposta de uma usina de biogás alimentada a Lixo OrgânicoCidade de Fortaleza

Características da Usina

*Conteúdo de Metano aprox. 55%


Plano de Negócios Preliminar

• Potência 10 MW• Produtividade min 8.400 h/a

• Preço para a instalação da Usina de Biogás a contrato EPC turn -key R$ 104.400.000

• Operação e Manutenção R$ 240 por hora � 2.016.000 R$ por ano• Trabalhadores e Veículos de carga R$ 1.500.000 por ano

• Preço de venda da energia elétrica 0,1 R$/kWh � R$ 7.560.000 por ano• Custo da coleta de resíduos orgânicos R$ 70 por tonelada � R$ 21.000.000 por ano

• Duração do plano 20 anos• Patrimônio 20%• Duração do Empréstimo 10 anos• Taxa de juros 10%

CARACTERÍSTICAS TÉCNICASCARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

DESPESAS DE CAPITALDESPESAS DE CAPITAL

DESPESAS OPERACIONAISDESPESAS OPERACIONAIS

RENDIMENTOSRENDIMENTOS

FINANCEIROFINANCEIRO

• Quantidade de Lixo Orgânico 300.000 t/a


• Taxa interna de retorno 22,8%

• Período de Recuperação 5 anos

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Lorenzo PianigianiProposal Engineer - BrazilSebigas S.p.A.Via Santa Rita21057 Olgiate Olona (VA) ItalyTel. +39 0331428421Mobile +393385376167 Skype: l.pianigianiMail: [email protected]

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Federico TorrettaProposal Engineer - BrazilSebigas S.p.A.Via Santa Rita21057 Olgiate Olona (VA) ItalyTel. +39 0331428421Mobile +393665824138 Skype: torretta_sebigasMail: [email protected]

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