Biogás de Esgoto Sanitário

FACULDADE DE TECNOLOGIA DE ARAÇATUBA
CURSO DE TECNOLOGIA EM BIOCOMBUSTÍVEIS
CARLOS ALEXANDRE CALÁCIO DA SILVA
FERMENTAÇÃO ANAERÓBIA DE ESGOTO SANITÁRIO EM
ARAÇATUBA, BIRIGUI E SANTO ANTÔNIO DO
ARACANGUÁ: AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE PRODUÇÃO DE
BIOGÁS
Araçatuba
2011

BIOGÁS
Trabalho de Graduação apresentado à
Faculdade de Tecnologia de Araçatuba, do
Centro Estadual Paula Souza, como requisito
parcial para conclusão do curso de Tecnologia
em Biocombustíveis sob a orientação da Profa.
Dra. Lucinda Giampietro Brandão
Araçatuba
2011

SILVA, Carlos Alexandre Calácio da
Fermentação anaeróbia de esgoto sanitário em Araçatuba, Birigui e Santo Antonio
do Aracanguá: avaliação do potencial de produção de biogás./ Carlos Alexandre Calácio
da Silva. -- Araçatuba, SP: Fatec, 2011.
77f. : il.
Trabalho (Graduação) – Apresentado ao Curso de Tecnologia em Biocombustíveis,
Faculdade de Tecnologia de Araçatuba, 2011.
Orientador: Profa. Dra. Lucinda Giampietro Brandão.
1. Biogás 2. Esgoto sanitário 3. Tratamento. II. Título.
CDD – 333.9539

BIOGÁS
Trabalho de Graduação apresentado à
Faculdade de Tecnologia de Araçatuba, do
Centro Estadual Paula Souza, como requisito
parcial para conclusão do curso de Tecnologia
em Biocombustíveis examinado pela banca
Profa. Dra. Lucinda Giampietro Brandão
Orientadora - Fatec-Araçatuba
Profa. Ma. Agatha Stela de Morais
Fatec-Araçatuba
Prof. Me. Renato Tadeu Guerreiro
Fatec-Araçatuba
Araçatuba
2011

Dedico este trabalho a Deus e à minha família,
em especial à minha mãe Maria, a meu pai
Antônio e à minha irmã Loreane.

AGRADECIMENTOS
A Deus em primeiro lugar, que me deu paz, esperança, conhecimento, força e ânimo
para terminar este trabalho e não desistir do curso.
Aos meus pais Antonio e Maria, pelo amor, incentivo, paciência, carinho, dedicação,
orações e ajuda nos momentos mais difíceis, pedindo sempre a Deus para abençoar a minha
vida.
À minha irmã e amiga Loreane, que me ajudou e apoiou nos meus estudos, e pelas
orações.
À minha avó Ana e minha tia Maria, que sempre me motivaram a continuar os meus
estudos.
À minha família que me apoiou nesses momentos mais difíceis, principalmente com
incentivos.
À professora e orientadora Dra. Lucinda Giampietro Brandão, pela orientação, ajuda e
correção deste trabalho, durante o seu desenvolvimento.
Ao professor Dr. Ariovaldo Nuvolari da Fatec-SP por contribuir com informações para
este trabalho.
Ao Eng. Nelson Junzo Miyashita ex-professor da Fatec-SP, pelas informações e ajudar
a contactar o professor Dr. Ariovaldo Nuvolari.
Agradeço a professora Mestre e doutoranda Vanessa Pecora, enviar a sua tese de
mestrado.
Ao professor Dr. Electo Silva Lora, pelas informações fornecidas.
Ao eng. Reinaldo Murakami, gerente geral do Saneamento de Araçatuba S.A.
(SANEAR) por me auxiliar respondendo ao questionário do trabalho de graduação.
Agradeço aos representantes das prefeituras, de Santo Antonio do Aracanguá, Dir.
Fredi Augusto Ribeiro e ao Eng. Roberto Mazaia, ao Eng. Ivan Oliveira Longhini, da
prefeitura de Araçatuba e representante do DAEA, e da prefeitura de Birigui, o Secretário
Marcos Antonio Albano, por terem respondido o questionário do trabalho de graduação,
enviado para cada um, e por fornecerem as informações para a elaboração deste trabalho.

“Deus não nos pede nunca nada além de nossas forças.
Ele mesmo nos dá a força para
cumprir o que espera de nós.”
(Papa João Paulo II)

RESUMO
A produção de biogás a partir do tratamento anaeróbio de esgoto sanitário é realizada pela
decomposição da matéria orgânica suspensa neste esgoto pela ação de microorganismos. O
biogás proveniente desta reação é composto, em maior proporção, por metano, que pode ser
convertido energeticamente. Com a utilização dos dados coletados por meio do questionário
enviado aos municípios avaliados, foi possível descrever as características dos sistemas
utilizados para o tratamento do esgoto sanitário. A partir do programa Biogás Geração e Uso
Energético, estimou-se o potencial de produção de biogás do esgoto gerado por cada habitante
nas cidades de Araçatuba, Birigui e Santo Antônio do Aracanguá. Avaliando os resultados
obtidos neste software, os municípios têm capacidade de produzir biogás e viabilidade de
implantar um projeto para a recuperação e conversão desse combustível em energia elétrica.
Palavras-chave: Biogás. Esgoto Sanitário. Tratamento.

ABSTRACT
The production of biogas from anaerobic treatment of wastewater is performed by the
decomposition of organic matter suspended in wastewater by microorganisms Biogas is made
from this reaction, a greater proportion of methane, which can be converted into energy.
Using data collected through the questionnaire sent to municipalities assessed, it was possible
to describe the characteristics of the systems used for the treatment of sewage. From the
program Biogas Generation and Use Energy estimated the potential production of biogas from
wastewater generated per capita in cities of Araçatuba, and Santo Antônio Aracanguá e
Birigui. Evaluating the results of this software, it is possible to say tha municipalities have the
capacity to produce biogas and feasibility of implementing a project for the restoration and
conversion of fuel into electrical energy.
Key words: Biogas. Sanitary Sewage. Treatment.

LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Resumo da reação de decomposição em meio anaeróbio........................................18
Figura 2. Sequências metabólica e grupos microbianos envolvidos na digestão anaeróbia com
a formação da sulfetogênese.....................................................................................................21
Figura 3. Vista lateral da estrutura interna e dos componentes de uma microturbina.............25
Figura 4. Grupo motor-gerador alimentado por biogás – Ciclo Otto. ....................................27
Figura 5. Sequência do ciclo de combustão no interior da câmara de combustão ..................28
Figura 6. Sistema de cogeração de energia ............................................................................30
Figura 7. Diagrama de tratamento do esgoto .........................................................................32
Figura 8. Representação dos processos naturais que ocorrem na lagoa facultativa ................35
Figura 9. Representação de um sistema de tratamento com lagoa facultativa ........................35
Figura 10-a. Representação de um sistema de tratamento com sistema australiano: lagoa
anaeróbia em conjunto com lagoa facultativa. .........................................................................36
Figura 10-b. Representação de um sistema de tratamento com sistema australiano: lagoa
anaeróbia em conjunto com lagoa facultativa. .........................................................................36
Figura 11-a. Representação do sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguida por
lagoa de decantação..................................................................................................................38
Figura 11-b. Representação do sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguida por
lagoa de decantação..................................................................................................................38
Figura 12. Representação do sistema australiano seguido por lagoa de maturação em série .39
Figura 13. Representação do sistema de tratamento por lodos ativados convencional...........40
Figura 14. Representação do sistema com reator RAFA seguido por lagoa anaeróbia ..........42
Figura 15. Principais agentes patogênicos presentes no esgoto sanitário ..............................44
Figura 16. Página inicial do programa – simulador de potencial de biogás no efluente.........46
Figura 17. Página do programa com o índice para elaboração do projeto ..............................46
Figura 18. Página do programa com as características da ETAE............................................47
Figura 19. Página do programa para o calculo da estimativa de geração de biogás .............. 48
Figura 20. Página referente ao cálculo de vazão e potência do biogás .................................. 49
Figura 21. Página contendo a representação gráfica da vazão por mês de metano.................49
Figura 22. Estações de tratamento de esgoto em Santo Antônio do Aracanguá ....................66

LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Composição média do biogás ..................................................................................15
Tabela 2. Potencial de geração de biogás pelos sistemas de tratamento ................................16
Tabela 3. Métodos de remoção de impurezas do biogás ........................................................23
Tabela 4. Estimativa de produção de biogás pelo programa biogás geração e uso energético
nas cidades de Araçatuba, Birigui e Santo Antônio do Aracanguá .........................................59
Tabela 5 Produção real e teórica de esgoto nas cidades ..........................................................62

LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1. Quantidade de habitantes em cada município ....................................................... 51
Gráfico 2. Volume de esgoto produzido nas cidades analisadas............................................ 52
Gráfico 3. Porcentagem de coleta e tratamento de esgoto nas cidades analisadas................. 52
Gráfico 4. Órgãos responsáveis pelo tratamento de esgoto das cidades avaliadas................. 53
Gráfico 5. Número de estações de tratamento de esgoto nas cidades avaliadas..................... 54
Gráfico 6. Sistemas de tratamento de esgoto nas cidades avaliadas ...................................... 54
Gráfico 7. Destino final da água residual das cidades avaliadas ............................................ 55
Gráfico 8. Aplicação do lodo nas cidades avaliadas............................................................... 55
Gráfico 9. Tratamento da água residual nas cidades avaliadas .............................................. 56
Gráfico 10. Desinfecção da água residual nas cidades avaliadas ............................................57
Gráfico 11. Analise do esgoto efluente após o tratamento ......................................................57
Gráfico 12. Quantidade de indústrias que enviam resíduos para a rede coletora de esgoto nas
cidades avaliadas ..................................................................................................................... 58
Gráfico 13. Vazão de metano na cidade de Araçatuba........................................................... 59
Gráfico 14. Vazão de metano na cidade de Araçatuba........................................................... 60
Gráfico 15. Vazão de metano na cidade de Birigui................................................................ 60
Gráfico 16. Vazão de metano na cidade de Santo Antônio do Aracanguá..............................61

SUMÁRIO
INTRODUÇÃO........................................................................................................................13
1. REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................................15
1.1. O Biogás ............................................................................................................................15
1.1.1. Histórico do biogás.........................................................................................................17
1.2. A digestão anaeróbia – D.A.. ............................................................................................18
1.2.1. Fases da digestão anaeróbia............................................................................................19
1.2.2. Fatores que restringem a digestão ..................................................................................22
1.3. Métodos de purificação do biogás.....................................................................................23
1.4. A Conversão energética do biogás ....................................................................................24
1.4.1. Microturbinas .................................................................................................................24
1.4.2. Motores ciclo Otto – combustão interna.........................................................................26
1.5. Cogeração...... ...................................................................................................................30
1.6. Esgoto sanitário .................................................................................................................31
1.6.1. Níveis do tratamento de esgoto ......................................................................................31
1.6.2. Principais sistemas de tratamento de esgoto ..................................................................33
1.6.2.1. Fossas sépticas.............................................................................................................33
1.6.2.2. Lagoas de estabilização ...............................................................................................33
1.6.2.2.1. Lagoas facultativas ...................................................................................................34
1.6.2.2.2. Sistema australiano...................................................................................................35
1.6.2.2.3. Lagoas aeradas facultativas ......................................................................................37
1.6.2.2.4. Lagoas aeradas de mistura completa seguidas por lagoa de decantação..................37
1.6.2.2.5. Lagoas de maturação ................................................................................................38
1.6.2.3. Lodos ativados.............................................................................................................39
1.6.6.2.3.1. Lodos ativados convencional.................................................................................40
1.6.2.3.2. Lodos ativados por aeração prolongada ...................................................................41
1.6.2.3.3. Lodos ativados de fluxo intermitente .......................................................................41
1.6.2.4. Reator anaeróbio de fluxo ascendente.........................................................................41
1.7. Agentes patogênicos..........................................................................................................43
2. Metodologia..........................................................................................................................45

2. 1. Informações técnicas sobre o tratamento de esgoto dos municípios de Araçatuba, Birigui
e Santo Antônio do Aracanguá.................................................................................................45
2.2. Método para a determinação da Estimativa de Biogás produzindo pelo tratamento de
efluentes dos municípios avaliados ........................................................................................ 45
2.2.1. Software biogás e geração e uso energético – programa para a estimativa de geração de
biogás e avaliação de recuperação e uso energético. .............................................................. 45
3. Resultados.............................................................................................................................51
3. 1. Quantidade de habitantes por município ..........................................................................51
3.2. Volume de esgoto produzido por município .................................................................... 51
3.3. Coleta e tratamento de esgoto nas cidades ........................................................................52
3.4. Órgãos responsáveis pelo tratamento de esgoto nas cidades avaliadas.............................53
3.5. Número de estações de tratamento de esgoto nas cidades avaliadas.................................53
3.6. Sistemas de tratamento de esgoto utilizado nas cidades avaliadas....................................54
3.7. Destino final da água residual nas cidades avaliadas ........................................................55
3.8. Aplicação do lodo nas cidades avaliadas. .........................................................................55
3.9. Tratamento do lodo de esgoto nas cidades avaliadas ........................................................56
3.10. Tratamento da água residual nas cidades avaliadas.........................................................56
3.11. Análise da água residual nas cidades avaliadas...............................................................57
3.12. Número de indústrias que enviam resíduos para a rede coletora de esgoto nas cidades
avaliadas ...................................................................................................................................58
3.13. Estimativa a quantidade de biogás produzido nas cidades de Araçatuba, Birigui e Santo
Antônio do Aracanguá por meio do programa Biogás Geração e Uso Energético ..................58
4. Discussão .............................................................................................................................62
Considerações finais.................................................................................................................66
Referências ...............................................................................................................................68
Apêndice A – Questionário do trabalho de graduação enviado às prefeituras das cidades
avaliadas ...................................................................................................................................73

13
INTRODUÇÃO
A ampliação dos processos de tratamento de esgoto no Brasil, previsto para os
próximos anos, irá elevar a produção de lodos gerados neste conjunto de operações. O sistema
de tratamento mais difundido no país é o tratamento por sistemas anaeróbios, como
consequência dos métodos utilizados gera-se o lodo (subproduto) que quando decomposto
produz metano (CH4), este subproduto necessita ser regido de forma a respeitar a normas
ambientais vigentes (BORGES; CHERNICHARO, 2009).
Utilizar o metano do biogás proveniente deste sistema de tratamento anaeróbio de
forma energética, e com baixo custo, é uma das condições para se alcançar o desenvolvimento
sustentável. Este conceito ajusta-se perfeitamente às normas estipuladas pelo Banco Mundial,
que determina as diretrizes para o uso consciente das fontes naturais de energia (AVELLAR;
COELHO; ALVES, 2002).
A formação do biogás ocorre pelo processo de digestão anaeróbia, onde os
microrganismos presentes naturalmente no processo realizam a decomposição da matéria
orgânica. Os microrganismos têm como objetivo reduzir a carga orgânica do sistema de
tratamento, obtendo-se nesta redução biogás e biofertilizante, que é a matéria orgânica
fermentada e rica em nutrientes (PECORA, 2006).
O uso energético do biogás também proporciona a redução das emissões de metano no
meio ambiente, pois, em sua constituição, o gás metano representa a maior parcela, com poder
de poluição 21 vezes mais elevado que o dióxido de carbono (CO2) em contato com a
atmosfera é um dos gases causadores do chamado efeito estufa (COELHO et al, 2006 b).
As matérias-primas necessárias para se produzir o biogás a partir da degradação
anaeróbia são provenientes de atividades industriais, comerciais, agrícolas e naturais que
geram seus respectivos resíduos orgânicos como: esgoto industrial e comercial (lodo), lixo
doméstico, dejetos de animais, resíduos agrícolas e plantas aquáticas, entre outros, estes
compostos servem de substrato para geração e posterior formação do biogás (PECORA,
2006).
Como combustível, o biogás tem ampla aplicação em motores de combustão interna
ciclo Otto, aquecimento de caldeiras, fornos, turbinas a gás ou microturbinas e em
equipamento de recuperação de calor que utiliza os gases de escape, dentre outros. Sua
utilização nestes equipamentos depende da identificação de sua vazão, composição química,

14
poder calorífico gerado na combustão, fatores que determinam o real potencial de geração de
energia na forma de energia elétrica e energia térmica. Determinar estes fatores permite
dimensionar os processos de pré-tratamento do biogás que visam à remoção de compostos
químicos que prejudicam o processo de queima como a remoção do dióxido de carbono e
umidade, ácido sulfídrico (H2S) que causa corrosão dos equipamentos, com objetivo de
aumentar o rendimento do processo e a vida útil dos equipamentos (COELHO et al, 2006 b).
De acordo com Amaral, C. M. C. (2004), o processo de degradação anaeróbia trás
consigo vantagens na sua utilização como alternativa no tratamento de resíduos, este processo
proporciona a redução de microrganismos patogênicos concomitantemente com a redução dos
riscos sanitários possibilita sua reutilização como adubo orgânico, diminuição dos poluentes
emitidos na atmosfera, produção de biogás empregado na geração de energia a partir de sua
conversão. Logo, as vantagens representam ganhos ambientais e econômicos, o que
demonstra a viabilidade de se utilizar esse tipo de processo no tratamento de resíduos.
O presente trabalho tem por objetivo avaliar o potencial de geração de biogás no
tratamento de esgoto a partir de sistemas anaeróbios na cidade de Araçatuba, Birigui e Santo
Antônio do Aracanguá. Sendo assim, os resultados poderão demonstrar que a utilização do
mesmo de forma energética garante benefícios econômicos e ambientais para os municípios
em questão. Utilizando-se de um questionário enviado individualmente para os representantes
dos municípios, e a partir de algumas informações coletadas, foi possível determinar a
quantidade de biogás que potencialmente poderá ser produzido e utilizado em diferentes
cidades.

15
1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
1.1. Biogás
Define-se biogás como uma mistura de gases, que tem sua proporção determinada pelo
tipo de resíduo utilizado e a eficiência no processo digestivo para obtê-lo. Basicamente é
composto por CH4 e CO2. O primeiro representa em torno de 50% a 70% da mistura e o
segundo, em torno de 25% a 40%. A outra parcela é composta por gases como monóxido de
carbono (CO), nitrogênio (N2), oxigênio (O2), entre outras substâncias, que aparecem em
menor proporção no biogás (COLDEBELLA, 2006).
A Tabela 1 a seguir representa a composição básica da mistura de biogás.
Tabela 1. Composição média do biogás
Composição Média do Biogás
Metano (CH₄) 50 a 70 %
Dióxido de Carbono (CO2) 25 a 50 %
Hidrogênio (H2) 0 a 1%
Nitrogênio (N2) 0 a 7%
Oxigênio (O2) 0 a 2%
Ácido Sulfídrico (H2S) 0 a 3%
Amônia (NH3) 0 a 1%
Monóxido de Carbono (CO) 0 a 0,1%
Água (H2O) Variável
Fonte: CETESB, 2011a
O biogás produzido em estações de tratamento de esgoto (ETEs) pode ser usado na
forma de energia a fim de suprir ou elevar a produção desta, e ser utilizado em sistemas de
cogeração. Outras características importantes associadas à utilização do biogás é a mitigação
dos impactos ambientais causados ao nosso planeta, e no tratamento dos efluentes, soluciona

16
alguns problemas voltados ao saneamento básico no país, já que sua reutilização busca
melhorar o rendimento no sistema de tratamento e diminuir os seus gastos (SALOMON,
2005).
A Tabela 2 demonstra o potencial de produção de biogás pelo tipo de tratamento usado
nas ETEs.
Tabela 2. Potencial de geração de biogás pelos sistemas de tratamento
Sistemas de tratamento Potencial de Produção de biogás
Lagoa anaeróbia
Há produção de biogás no processo anaeróbio, o qual pode
ser captado para aproveitamento energético por meio de
cobertura das lagoas e implantação de sistema de coleta,
tratamento e aproveitamento do biogás.
Lagoa facultativa
Há produção de biogás, porém em menor quantidade que em
uma lagoa anaeróbia. Tecnicamente, é possível a instalação
de sistemas de captação e aproveitamento do biogás, porém,
as baixas vazões geradas podem inviabilizar o investimento.
Lagoas aeróbias Não há capacidade de produção de biogás.
Reatores anaeróbios de fluxo
ascendente (UASB / RAFA)
Há geração de biogás no processo anaeróbio, o qual pode ser
captado para aproveitamento energético. Sua viabilidade
dependerá do volume e carga orgânica degradável do efluente
a ser tratado.
Biodigestores convencionais
(reator anaeróbio)
Há produção de biogás no processo anaeróbio, o qual pode
ser captado para aproveitamento energético. Sua viabilidade
dependerá do volume e carga orgânica degradável do efluente
a ser tratado.
Lodos ativados convencional
Não há capacidade para produção de biogás no tratamento de
esgotos. Uma possibilidade de geração de biogás é no
tratamento por digestão anaeróbia do lodo gerado no
processo.
Lodos ativados com aeração
prolongada
Não há capacidade para produção de biogás no tratamento de
esgotos. Uma possibilidade de geração de biogás é no
tratamento por digestão anaeróbia do lodo gerado no
processo. No entanto, o lodo já sai parcialmente digerido,
portanto, a geração de biogás é inferior quando comparada ao
tratamento de lodo gerado no processo de lodos ativados
convencional.
Fossas sépticas
Há capacidade de produção de biogás, mas a captação e
aproveitamento do gás são dificultados pelas dimensões
reduzidas destes sistemas e baixa produção de biogás.
Fonte: Von Sperling, 1995, apud Iclei, 2010

17
1.1. 1. Histórico do Biogás
A provável descoberta do biogás (gás dos pântanos) data de 1667, sendo realizada por
Shirley, mas somente um século após esta descoberta Alessandro Volta reconheceu a
existência de metano no biogás proveniente da matéria orgânica em decomposição anaeróbia
nos pântanos (CETESB, 2011a; DEMEC, 2011).
Em 1884, estudos realizados por Ulysse Gayon, aluno de Luis Pasteur, para se obter
biogás a partir da fermentação de dejetos de cavalo coletados nas ruas de Paris (capital da
França), teve como resultado a produção de 100L de metano obtido pela degradação
anaeróbia de 1m³ desta matéria orgânica diluída em água a 35ºC. Destes resultados, Luis
Pasteur concluiu que o biogás produzido na fermentação anaeróbia nesta proporção poderia
ser utilizado como energia para iluminação das ruas de Paris, desta forma, completando a
oferta energética desta época (DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008).
A utilização do gás metano produzido pela biodigestão anaeróbia em alguns países, já
não era considerado mais anormal. Na Índia em 1859, na cidade de Bombaim onde se
localizava uma colônia de leprosos, foram feitas as primeiras práticas de aplicação do biogás
de forma direta para suprir as necessidades desta comunidade, incluindo o hospital. Os
Ingleses, em 1895, aproximadamente 30 anos depois da primeira utilização do biogás,
realizado na Índia, deram início às primeiras aplicações do biogás na Europa, sendo este
utilizado para iluminação pública de algumas ruas da cidade de Exter, na Inglaterra. Com os
resultados positivos obtidos na utilização deste sistema outras formas de aplicação para o
biogás foram surgindo (COSTA, 2006).
Nas estações de saneamento urbano, após a 1ª Guerra Mundial, o processo de
tratamento por digestão anaeróbia já era utilizado, obtendo-se a partir deste o metano (um dos
constituintes do biogás) que era utilizado para o reaquecimento dos digestores anaeróbios. O
emprego do metano no sistema de tratamento proporcionava melhor rendimento e a redução
das dimensões dos equipamentos. Os biodigestores utilizados para se obter biogás e
biofertilizante pela fermentação de dejetos de animais aumentaram em meio à 2ª Guerra
Mundial nas propriedades agrícolas do interior da França, o que demonstrava necessidade de
se buscar novas fontes energéticas motivada pelos respectivos acontecimentos no mundo
(POULALLION, 1986).
Em países como Índia e China, no início do século 20, ocorreram o aperfeiçoamento
dos biodigestores destinados à produção de biogás e biofertilizante a partir de esterco de

18
animais, dando-se prioridade ao esterco bovino. Porém, o processo de fermentação anaeróbia
passou a ser pesquisado somente em 1960, o que alavancou os conhecimentos sobre as etapas
deste processo, sobre a criação de biodigestores e outros equipamentos que melhoravam a
qualidade dos produtos obtidos neste sistema (CETESB, 2011a).
Já no Brasil, os biodigestores foram implantados como alternativa para aliviar a tensão
ocasionada pela crise do petróleo de 1970, em que o combustível atingiu preços acima da
média para esta época. A utilização do biodigestor era voltada principalmente para a produção
de biogás, os modelos utilizados para esse fim eram o chinês e o indiano que já eram
utilizados na geração de energia pelos seus países de origem. Estes equipamentos foram
utilizados inicialmente na região nordeste do Brasil a partir de incentivos de programas que
visaram difundir o uso em nosso país, mas apesar do apoio o programa não gerou resultados
que agradavam as expectativas relativas à demanda energética desta região (DIAZ, 2006).
1.2. A digestão anaeróbia – D.A
A digestão anaeróbia é um processo utilizado na estabilização da matéria orgânica a
partir da fermentação bacteriana anaeróbia, visando reduzir materiais orgânicos mais
complexos em compostos mais simples como CH4, CO2 e outras substâncias que são liberadas
no processo, como amônia, sulfetos e fosfato (COSTA, 2006).
A transformação da matéria orgânica em minerais e alguns gases são resultantes da
ação de microrganismo que dispensam o O2, utilizando como receptores naturais de elétrons
(H2) as moléculas simples obtidas na reação com ausência de oxigênio (PINTO, 1999). Esta
reação é resumida na Figura 1.
Figura 1. Resumo da reação de decomposição em meio anaeróbio
Fonte: Pinto, 1999, p.80

19
1.2.1. Fases da digestão anaeróbia
Conforme Amaral, F. L. M. do (2004), as fases da D.A são descritas por muitos
autores como sendo realizada em dois ou mais estágios, mencionados a seguir.
No caso de dois estágios os mesmo são divididos em uma primeira fase, na qual seria
realizada a conversão da matéria orgânica formada por polímeros (partículas complexas) em
monômeros, em seguida ácidos orgânicos e, em uma segunda fase, onde os produtos gerados
na fase um são convertidos em compostos gasosos (CH4, CO2 e outros gases em menor
proporção).
Já a digestão anaeróbia em três estágios leva em consideração a função de cada grupo
de microrganismo no processo anaeróbio sendo eles formados por bactérias fermentativas,
acetogênicas e metanogênicas.
O autor ainda relata o processo em quatro estágios: hidrólise, acidogênese,
acetogênese e metanogênese, como visto relatado abaixo.
Na fase de hidrólise a matéria orgânica a ser degradada anaerobicamente no processo
de digestão, muitas vezes, apresenta dimensões maiores que as bactérias fermentativas
responsáveis por realizar sua decomposição. Estas não conseguem distinguir a matéria
orgânica presente neste processo. Para poder realizar a degradação da matéria orgânica, as
partículas maiores (polímeros) presentes no meio necessitam ter sua superfície de contato
reduzidas em partículas com dimensões menores (monômeros), isto é possível através da
hidrólise dessas substâncias, o que caracteriza a primeira fase do processo da digestão
anaeróbia. Após a sua redução em partículas menores, estas substâncias podem ser
incorporadas pelas bactérias fermentativas (NUVOLARI, 2003). A transformação da matéria
orgânica de polímero para monômero ocorre pela ação de enzimas extracelulares (exógenas)
que são liberadas pelas bactérias fermentativas no meio e realizam a redução da superfície de
contato desta matéria orgânica, ou seja, são responsáveis pela hidrólise desses polímeros que
quando transformado em monômero tornam-se solúveis no meio (BLEY JR. et al, 2009).
Na acidogênese as substâncias solúveis (monômeros) produzidos na hidrólise, são
transformadas pelas bactérias fermentativas a partir da absorção dessa substância para o seu
interior e posterior identificação por suas células, que as convertem em alcoóis, ácidos
orgânicos (ácido butírico, propiônico, láctico, fórmico, outros ácidos de cadeia curta), ácidos
graxos, CO2, sulfeto de hidrogênio, entre outros elementos. Na acidogênese ou fase ácida,

20
ocorre também a reprodução de novas células para metabolizar a quantidade de ácidos
liberados e repor as células mortas no decorrer da etapa (VERSIANI, 2005).
Durante a terceira fase, ou seja, acetogênese, os subprodutos gerados na acidogênese
serão oxidados, obtendo-se nesta reação de perda de elétrons, moléculas de CO2, H2 e acetato
que são substratos para a próxima fase da reação da fermentação anaeróbia, a metanogênese.
Sendo assim, o objetivo principal dessa fase é produzir grande quantidade de acetato a partir
das reações bioquímicas de degradação dos ácidos, álcoois, CO2 e H2 produzidos na fase
anterior (NUVOLARI, 2003).
Na etapa final chamada de metanogênese (quarta fase) os compostos da fase anterior
originam novos produtos o CH4 e CO2, que são obtidos pela ação das bactérias metanogênicas
que atuam no processo de conversão principalmente de CO2, H2 e acetato, nos produtos finais.
A velocidade de reação no meio restringe-se por ação de microbolhas de CH4 e CO2
produzidos nesse processo, levando-se a formação em torno das bactérias de uma barreira que
as inibem de exercer suas atividades naturais, uma das alternativas para solucionar esta
questão e a utilização de agitadores para homogeneizar a matéria orgânica e romper os
obstáculos formados pelas microbolhas (BLEY JR. et al, 2009).
Versiane (2005) ainda indica uma quinta fase na digestão, denominada sulfetogênese,
que ocorre caso o resíduo utilizado contenha substâncias compostas por enxofre. Essa etapa
inicia-se quando a matéria orgânica presente no resíduo a ser digerido, contém compostos de
enxofre, sulfato e sulfito, este sofrem redução pela ação de bactérias sulfuredutoras,
transformado-os em sulfetos. Com o aumento na concentração de enxofre, as reações
realizadas pelas bactérias sulfuredutoras são desviadas do seu metabolismo normal, e estas
começam a competir pelo restante do substrato contido na reação com as bactérias
acetogênicas e metanogênicas. As bactérias responsáveis por reduzir o sulfato têm como
vantagem o desenvolvimento mais acelerado em relação aos outros grupos de bactérias. Se a
concentração de sulfeto aumentar drasticamente, provocará a redução da quantidade de
metanobactérias até eliminá-las da reação, pois essa substância é tóxica para esta espécie de
microrganismo.
No entanto, para que estes estágios possam processar-se efetivamente, é
imprescindível que aproximadamente 18 parâmetros sejam definidos e controlados: pressão
parcial de hidrogênio; concentração de microrganismos; tipos de substratos; superfície
específica do material; desintegração; cultura, mistura e volume de alimentação; luz;
temperatura; pH; potencial redox; nutrientes; elementos traços; precipitantes; remoção de

21
gases; inibidores; grau de decomposição; espuma e flocos (DEUBLEIN; STEINHAUSER,
2008). Alguns destes parâmetros vão ser abordados no decorrer deste trabalho, dando-se
ênfase aos mais importantes. A Figura 2 demonstra as etapas da digestão anaeróbia, os
microrganismos envolvidos e as reações no processo.
Figura 2. Sequências metabólica e grupos microbianos envolvidos na digestão anaeróbia com
a formação da sulfetogênese.
Fonte: Chernicharo, 1997 apud Amaral, F. L. M. do, 2004, p. 38

22
1.2.2. Fatores que restringem a digestão
Para manter a eficiência nos níveis de digestão, aliado a produção de biogás e a
redução da carga orgânica no digestor, alguns parâmetros devem ser observados, já que são
responsáveis pelo bom desempenho da reação. Alguns autores, como, Deublein e Stainhauser
(2008), destacam até dezoito parâmetros diferentes, citados anteriormente, mas alguns se
destacam. São eles a temperatura, o tipo de substrato, o tempo de retenção hidráulica, o
potencial hidrogeniônico (pH) e a presença de materiais tóxicos (DIAZ, 2006).
A temperatura é parâmetro fundamental estabelecido para todos os organismos do
processo. Quando alterado, modifica a velocidade de reação das bactérias (metabolismo), o
equilíbrio iônico e a capacidade dos substratos de se dissolverem na reação. Para manter a
temperatura do equipamento (temperatura de trabalho), utiliza-se conforme disponibilidade de
recursos a instalação de equipamentos para o aquecimento no interior dos digestores
anaeróbios. A implantação deste sistema deve ser feita após análise do custo-benefício, que
vai determinar se é viável ou não a sua utilização (DIAZ, 2006; DEUBLEIN;
STEINHAUSER, 2008).
O tipo de substrato leva em consideração características da matéria orgânica. É fator
essencial na determinação do volume e qualidade do biogás. Ela sofre alterações devido à
qualidade da alimentação, idade dos microrganismos que estão na digestão, e tipo de substrato
usado sendo de origem animal, efluentes comerciais, industriais, entre outros (DIAZ, 2006;
DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008).
O tempo de retenção hidráulica, período em que a massa orgânica é fermentada pelas
bactérias no digestor, descreve que cada tratamento possui um determinado tempo para
estabilizar a matéria orgânica (DIAZ, 2006; DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008).
O pH é importante para produção estável de biogás. É necessário manter uma faixa
ótima do mesmo em torno de 6 a 8. O pH abaixo ou acima dos padrões normais ocasionam a
instabilidade do processo de digestão na fase metanogênica e redução na proporção e
qualidade do biogás (DIAZ, 2006; DEUBLEIN; STEINHAUSER, 2008).
Os materiais tóxicos devido à contaminação por substâncias compostas principalmente
por surfactantes como detergentes, sarnicidas, entre outros, podem inibir o processo digestivo
e metabólico das bactérias (DIAZ, 2006; DEUBLEIN e STEINHAUSER, 2008).

23
1.3. Métodos de purificação do biogás
O biogás contém em sua estrutura elementos não carburantes, quando presentes em
elevadas concentrações causam danos à combustão interna dos equipamentos de conversão e
outras alterações. As substâncias responsáveis por alterar a sua característica de explosão são
a água e o dióxido de carbono, que se não removidos reduzem a eficiência deste combustível
e, como consequência, a produção de energia elétrica pelas tecnologias. Há também a
presença de outros contaminantes como o H2S que causa a corrosão interna dos equipamentos
com o tempo de uso, sendo responsável pelo baixo aproveitamento destes equipamentos e por
diminuir o seu tempo de vida útil. Por fim temos a siloxina (partículas abrasivas) que desgasta
as partes metálicas com o seu contato direto (COELHO, 2006a).
Sendo assim, o ideal é remover essas impurezas de biogás e, para isto, temos vários
métodos diferentes como os apresentados na Tabela 3.
Tabela 3. Métodos de remoção de impurezas do biogás
Impurezas Métodos Detalhes
Água
Adsorção
Sílica gel
Peneira molecular
Alumina
Absorção
Etileno glicol
(temperatura –6,7ºC)
Selexol.
Refrigeração Resfriamento a 2ºC
Hidrocarbonetos
Adsorção Carvão ativado
Absorção
Óleo leve
Etileno glicol
Selexol
(temperaturas: entre –6,7ºC e –33,9ºC)
Combinação
Refrigeração com etileno glicol e adsorção em carvão
ativado
CO2 e H2S Absorção
Solventes orgânicos
Selexol
Flúor
Rectisol
Soluções de sais alcalinos
Potássio quente e potássio quente inibido (talvez
tamponado)
Alcanolaminas
Mono, di-tri-etanol amina
Deglicolamina
Ucarsol-CR
Fonte: Alves, 2000, p. 59

24
Para purificar o biogás e proceder a separação dos compostos gasosos indesejáveis
neste combustível, são utilizados diversos métodos simples. Os principais são absorção física
ou química, adesão das moléculas em uma superfície sólida, transformação química,
separações utilizando-se de membranas e técnicas de criogenia. Os processos de remoção de
impurezas mais utilizados para o biogás são os métodos por absorção física e química devido
aos bons resultados que apresentam mesmo com pouco escoamento, por ser uma técnica que
não necessita de treinamento para o seu manuseio, suas peças serem montadas com materiais
mais simples e o preço gasto neste equipamento ser mais baratos em relação aos outros
equipamentos (ZANETTE, 2009).
1.4. Conversão do biogás em energia
No mercado atual a disponibilidade de tecnologias para converter o biogás em energia
é muito vasta. A conversão processa-se pela transformação de uma fonte de energia em outra
(energia mecânica em elétrica), por combustão controlada e reação de queima ar e
combustível. As partículas do biogás se rompem e liberam a energia química, para ser
convertida em energia mecânica, a qual ativa um gerador usado para lhe transformar em
energia elétrica (COELHO, 2006a).
Segundo Iclei (2009a), dos equipamentos disponíveis no mercado para a conversão do
biogás em energia, os motores a combustão interna (Ciclo Otto) e as microturbinas são as
tecnologias mais utilizadas.
1.4.1. Microturbinas
As microturbinas são turbinas de pequeno porte que trabalham na faixa de 20 a 250
kW, com altas velocidades de rotação e com diversos tipos de combustível. Para funcionar, o
ar externo é absorvido em alta velocidade e pressão elevada no interior da microturbina e
dentro deste equipamento é misturado ao combustível injetado na câmara de combustão, onde
se realiza a reação de combustão. A reação é controlada, o que favorece a máxima eficiência e
os baixos níveis de emissão de gases do processo. Na explosão, geram-se gases de alta

25
pressão que se expandem nas palhetas da turbina e os gases não utilizados são expelidos para
fora do aparelho (POECORA, 2006). A figura 3 abaixo demonstra a estrutura e os
componentes internos de uma microturbina.
Figura 3. Vista lateral da estrutura interna e dos componentes de uma microturbina.
Fonte: Adaptado de Monteiro, 2004
No decorrer dos tempos as microturbinas foram adaptadas das turbinas utilizadas nas
indústrias aeroespacial e automobilística, para serem empregadas em sistemas elétricos de
potência com uma diversidade de tecnologias disponíveis no mercado atual (ICLEI, 2009a).
Sallomon (2007) indica as principais vantagens de se utilizar microturbinas
alimentadas a biogás, como:
a. ocupa menos espaço, por ter suas dimensões reduzidas quando
comparado as turbinas e ao motor;
b. equipamento de fácil instalação;
c. pode ser acomodada em ambiente aberto ou fechado;
d. capacidade de se adaptar a outros combustíveis;

26
e. sistema capaz de operar com o biogás contendo concentrações de metano
abaixo de 35%. Sem alterar a eficiência na produção de energia;
f. trabalha normalmente em temperaturas de -10ºC a 45ºC;
g. boa eficiência 30 a 33% (de acordo com o seu poder calorífico inferior -
PCI);
h. emite menor quantidade NOx (Óxido de azoto), abaixo de 9 ppm em
microturbinas de 25 a 100KW ( baixa potência); e até 100 ppm em
potências superiores;
i. possibilita a implantação de sistemas de cogeração.
De acordo com Sallomon (2007), apresenta as seguintes desvantagens:
a. investimento inicial elevado, o equipamento é importado;
b. rendimento abaixo de 30%;
c. no país há pouca experiência de utilização deste equipamento;
d. os custos com manutenção e operação são elevados quando comparados
aos de outras tecnologias;
e. com o uso de rolamentos de ar, os custos com a manutenção são
reduzidos, mesmo assim, é necessária a utilização de filtros de ar na
microturbina;
f. o biogás deve ter alto índice de purificação, já que seu poder calorífico é
baixo, e deve-se adaptar a microturbina a esta condição.
1.4.2. Motor Ciclo Otto (combustão interna)
O motor Ciclo Otto de combustão interna é uma máquina térmica usada na conversão
do biogás, por combustão interna, acionada na ignição por centelha. Sua aplicação quando
comparado a outras tecnologias é mais elevado sendo este fato ocasionado pelo maior
rendimento elétrico e o baixo custo em comparação com os equipamentos. O processo só
ocorre quando os motores a diesel são convertidos em motor Ciclo Otto (Ottorização) que
recebe pequenas modificações nos sistemas de alimentação, ignição e taxa de conversão
(ICLEI, 2010). A Figura 4 mostra um motor-gerador que utiliza biogás como combustível
para o seu acionamento e geração de energia.

27
Figura 4. Grupo motor-gerador alimentado por biogás – Ciclo Otto
Fonte: Acervo do Autor
A mistura de ar e combustível necessária para a explosão é injetada na parte interna do
cilindro, onde se realizam o processo de combustão, obtendo-se com este o trabalho
necessário para movimentar o motor. A reação realiza-se em sucessões de dois ou quatro
tempos. Quando realizada em quatro tempos emite menos gases poluentes com maior
economia de combustível, e para se realizar os quatro tempos o virabrequim completa duas
voltas, ocorrendo uma explosão por cilindro em cada duas voltas (CÂMARA, 2003). A
seguir, tem-se descrito os quatro tempos.
No primeiro tempo, chamado de admissão, abre-se a válvula de admissão, enquanto o
pistão movimenta-se do Ponto Morto Superior (PMS) até o Ponto Morto Inferior (PMI), ao
realizar este movimento exerce o aumento do volume interno do cilindro que abre a válvula
de admissão e injeta instantaneamente a mistura composta por ar e combustível, preparada
pelo sistema de alimentação, no seu interior.
Já no segundo tempo, nomeado de compressão, as válvulas são fechadas, e o pistão
retorna ao seu Ponto Morto Inicial (PMS). Ao realizar o movimento de retorno do PMI ao
PMS o pistão comprime a mistura e reduz o volume interno do cilindro.

28
No terceiro tempo, o de combustão, antes de chegar ao PMS e com a válvula fechada,
a vela de ignição libera uma faísca que ocasiona a explosão da mistura que aumenta a pressão
interna, ação da expansão dos gases, e impulsiona o pistão para baixo seguindo em direção ao
PMI.
Por fim, no quarto tempo, o chamado escapamento, a válvula de escape é acionada,
após o pistão retornar do PMI ao PMS, e desloca-se para frente deixando uma abertura. O
movimento do pistão à base superior retira os gases de combustão que são liberados da
câmara de combustão e passam pelo coletor de escapamento que os envia para fora do motor.
Após o término desta etapa inicia-se um novo ciclo sem interrupção, apenas se o motor for
desligado.
A Figura 5 demonstra as etapas que ocorrem no ciclo de quaro tempos em um morto
Ciclo Otto.
Figura 5. Sequência do ciclo de combustão no interior da câmara de combustão
Fonte: Pereira, 2006
Já nos motores com funcionamento por dois tempos, a explosão ocorre a cada volta do
virabrequim. Por apresentar uma característica e construção simples o que reduz seu tamanho
e custo, é muito atraente utilizá-lo em veículos de pequeno porte como motocicletas,
motoneta, motobombas, embarcações, entre outros (CÂMARA, 2003).
Dentre as vantagens do emprego destes equipamentos para a conversão em energético
temos (ICLEI, 2009 b):
a. geração de energia elétrica para consumo próprio da estação de
tratamento de esgoto;

29
b. venda do excedente para concessionárias de energia; indústria, comercio
ou para a própria cidade;
c. economia com os custos provenientes das concessionárias;
d. ganhos ambientais e econômicos com a venda de créditos de carbono;
e. implantação de sistemas de cogeração e obtenção de novos rendimentos.
A oferta de motores a combustão interna, principalmente os de grande porte, no Brasil
é suprido geralmente pelas importações, sendo de fabricação própria apenas motores com
potencial disponível de até 230 kW. Este grupo motor-gerador é composto pela junção do
motor com o gerador, responsável pela produção de energia elétrica, e o rendimento das
partes chega a ser de aproximadamente 28%, para o motor, enquanto o gerador próximo de
80% (ICLEI, 2009 a).
Iclei (2009 b) indica também como desvantagem:
a. motores disponibilizados no mercado de 5 kW a 1,6 MW;
b. emissão de óxidos de nitrogênio (NOx) um dos causadores do efeito
estufa, a proporção de gás emitido na atmosfera pelo motor vai depender
do seu tamanho e potência, as emissões varia entre 250 e 3000 partes por
milhão(ppm).
Estudos realizados e aplicados na Universidade de São Paulo (USP) a partir do projeto
denominado Programa de Uso Racional de Energia e Fontes Alternativas (PUREFA),
implantou um motor-gerador de 18 kW alimentado pelo biogás gerado no tratamento de
esgoto do conjunto residencial da USP (CRUSP) e do principal restaurante da universidade,
coletados e tratados por meio do processo de digestão anaeróbia em um Reator Anaeróbio de
Fluxo Ascendente (RAFA) no Centro de Tecnológico de Hidráulica (CTH) da USP. Este
projeto teve como objetivo demonstrar que é possível produzir energia elétrica pela conversão
do biogás do esgoto, estimulando a produção de equipamentos no nosso país para reduzir os
custos com os mesmos e incentivar novas pesquisas, e demonstrar com estímulos que é
possível produzir energia por meio de combustíveis renováveis, como o biogás, em unidades
consumidoras (COELHO, 2006b).

30
1.5. Cogeração
Termo definido pela sigla em inglês CHP (Combined Heat and Power), e consiste na
geração de duas ou mais fontes de energia (térmica, mecânica, elétrica) a partir de um único
combustível, também conhecido como geração simultânea, combinada e distribuída de
energia (BRASIL, 2005). A Figura 6 esquematiza o sistema de cogeração.
Figura 6. Sistema de cogeração de energia
Fonte: Adaptado de Brasil, 2005
O biogás torna-se rentável, pelo fato de se gerar vantagens ao produzir energia ao
mesmo tempo em que agrega valor a si próprio. A produção de energia térmica na forma de
vapor é uma aplicação que traz um retorno mais amplo se comparado com o uso do biogás
somente para gerar energia elétrica, com eficiência de 20 a 50%, enquanto na cogeração a
eficiência do processo chega a atingir 80%, ou seja, menos perda. O vapor, obtido pelos gases
de escape da combustão ao aquecer água, possibilita uma vasta área de aplicação
principalmente o aquecimento, refrigeração, e outras necessidades do processo na própria área
de produção ou até mesmo canalizá-lo em tubos e comercializá-lo para indústrias e comércios
próximos da unidade cogeradora, obtendo-se para o projeto uma nova alternativa de lucrar
com as várias utilidades que este sistema proporciona ao reutilizar outra forma de energia
(GONÇALVES, 2007).

31
1.6. Esgoto sanitário
O esgoto sanitário ou esgoto recebe esta denominação por gerar graves impactos ao
meio ambiente se não for adequadamente tratado. Formado por resíduos de origem doméstica,
industrial ou comercial, é composto basicamente por 99,9% de água e 0,1% de sólidos em
suspensão, que são compostos por matéria orgânica biodegradável e inerte, nutrientes,
microrganismos úteis para a digestão e patogênicos (AVELLAR, COELHO, ALVES, 2002).
Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), na norma brasileira
NBR 9648, esgoto sanitário é definido como águas residuárias compostas pela junção de
esgoto doméstico, industrial, água de infiltração e a contribuição parasitária, que são enviados
para as redes públicas de coleta de esgoto. Nesta mesma norma, são definidos também os
seguintes termos:
a. esgoto doméstico - água potável que quando utilizada pelo homem para
hábitos higiênicos e fisiológicos tem suas características de consumo
alteradas;
b. esgoto industrial - água potável que após sua utilização nas etapas de
produção industrial, tem suas características alteradas e não servem para
consumo humano. A legislação impõe os padrões de lançamento pelas
indústrias nas redes convencionais;
c. água de infiltração - água que resulta do próprio terreno (Subsolo) e
infiltra nas canalizações, são indesejáveis para o sistema coletor;
d. contribuição pluvial parasitária - parcela da água proveniente das chuvas
que escoam em uma determinada superfície e é absorvida pela rede
pública coletora de esgoto sanitário;
e. corpo receptor - curso de água ou o solo que recebe o efluente final do
tratamento de esgoto.
1.6.1. Níveis do tratamento de esgoto
De acordo com Villen, 2001, para o tratamento de esgoto leva-se em consideração as
características do resíduo a ser tratado a quantidade de impurezas presente neste composto e

32
qual a sua disposição final. A qualidade do tratamento de esgoto depende de vários fatores,
tendo como principal fator o custo de implantação do tratamento a ser empregado. Ainda
segundo o autor, o tratamento de esgoto pode ser dividido em quatro fases citados abaixo.
A fase 1, chamada de tratamento preliminar, é a etapa inicial, que tem por finalidade a
remoção de sólidos grosseiros e areia pela utilização de métodos físicos, garantindo que as
próximas etapas sejam realizadas. A fase 2, conhecida como tratamento primário, visa à
remoção de sólidos suspensos no resíduo utilizando-se de métodos físicos, como a decantação
ou a flotação, e também regula o pH e a temperatura do sistema. No tratamento secundário, ou
seja, fase 3, inclui o tratamento primário e a utilização de métodos biológicos (reações
bioquímicas), que objetivam a remoção da matéria orgânica dissolvida e do restante de
sólidos em suspensão, obtendo-se um efluente com concentração mínima de matéria orgânica
suspensa, neutralização do pH e temperatura ambiente. Por fim, o tratamento terciário, ou fase
4, objetiva a remoção de substâncias que não são removidas pelo tratamento primário e
secundário, objetiva-se a remoção de compostos como nitrogênio, fósforo, metais pesados,
substâncias não biodegradáveis, entre outras substâncias tóxicas e agentes patogênicos. As
quatro fases estão esquematizadas na Figura 7.
Figura 7. Diagrama de tratamento do esgoto
Fonte: Villem, 2001, p.517

33
1.6.2. Principais sistemas de tratamento de esgoto
1.6.2.1. Fossas sépticas
A fossa séptica é definida como sistema individual utilizado no tratamento de
efluentes em áreas desprovidas de serviço público como residências, condomínios
residenciais, sitos, fazendas, e outros locais isolados. Conhecida como decanto-digestores, é
formada por uma câmara onde os processos naturais de sedimentação do lodo (formado por
matéria orgânica, massa biológica e produtos químicos) e digestão em ambiente anaeróbio se
realizam. Nesta digestão, o material orgânico é convertido em biogás (CH4, CO2, H2S, H2O,
O2, dentre outros.). Em relação ao tratamento convencional realizado nas estações de
tratamento de efluentes por lodos ativados, esse sistema seria considerado como o substituto
dos decantadores primários e em outros sistemas de tratamento um digestor de lodos
(NUVOLARI, 2003).
1.6.2.2. Lagoas de estabilização
O sistema de tratamento por lagoas de estabilização utiliza microrganismos
naturalmente presentes no seu meio, sendo composto por diferentes tipos de tratamentos que
as classificam em lagoa facultativa, sistema australiano, lagoa aerada facultativa, lagoa aerada
de mistura completa e lagoa de maturação, sendo utilizado principalmente em países de clima
quente. Sua aplicação é destinada ao tratamento de resíduos com altas concentrações de
matéria orgânica e na remoção de organismos patogênicos. Neste ultimo caso, a completa
remoção de agentes patogênicos, é direcionado exclusivamente as lagoas de maturação. O
tipo de lagoa a ser implantada vai depender da extensão do terreno próximo a fonte produtora
de esgoto, topografia do terreno, proporção de resíduos gerados no local, velocidade a ser
tratado o efluente e a distância entre o local de tratamento de esgoto e as fontes emissoras
deste. A construção deste sistema de lagoas é realizada de forma simples, sendo necessário
escolher o local de implantação e realizar a escavação na superfície do terreno (formato de um
tanque) ou fazer barragens em seu entorno. Após concluir esta etapa, o fundo da lagoa deve
ser compactado e coberto por borracha butílica, nas lagoas anaeróbias, e uma camada

34
compactada de material argiloso ou revesti-la com geomembrana de PEAD (Polietileno de
Alta Densidade). Estes materiais são utilizados para impermeabilizar o solo e evitar a
infiltração do esgoto nesta superfície não contaminando as águas subterrâneas e o corpo
receptor (MATTOS, 2005; VON SPERLING, 1986).
1.6.2.2.1. Lagoas facultativas
O tratamento de esgoto por lagoas facultativas (Figura 8/9) é realizado por processos
naturais, que torna este método mais simples. A remoção de sólidos nesta lagoa pode chegar a
90% e de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) acima de 85%. A DBO demonstra a
quantidade de oxigênio consumido no resíduo pela ação dos microrganismos na estabilização
da matéria orgânica. Esses processos naturais são divididos em três zonas dentro da lagoa:
zona anaeróbia, zona aeróbia e zona facultativa. Quando o efluente é despejado na lagoa,
percorre certa distância, que demora vários dias, a matéria orgânica suspensa neste efluente
(DBO particulada) decanta pela ação da gravidade e acumula no fundo da lagoa, este acumulo
é denominado de lodo de fundo. Este é decomposto pelas bactérias anaeróbias (zona
anaeróbia) e convertido em partículas mais simples como CH4, CO2, CO, H2O, entre outros,
restando apenas a matéria não biodegradável. Na zona aeróbia (zona superficial), a matéria
orgânica dissolvida (DBO solúvel) junto com a matéria orgânica com menores proporções
(DBO finamente particulada) é degradada pelas bactérias aeróbias, e o oxigênio consumido
pelas bactérias é fornecido pelo meio externo (atmosfera) e pela fotossíntese realizada pelas
algas, enquanto as bactérias fornecem CO2 necessário para está reação. Quando o material
orgânico se afasta da zona superficial e atinge a região intermediária (zona facultativa), onde
o oxigênio presente em pouca quantidade ou quase ausente, as bactérias facultativas
(sobrevivem tanto na ausência como presença de oxigênio) atuam na decomposição desta
matéria orgânica. Esse sistema de tratamento processa lentamente a estabilização (15 a 20
dias) e para que a fotossíntese seja efetiva, necessita de grandes áreas para poder captar a
maior quantidade de energia solar (MATTOS, 2005; VON SPERLING, 1986).

35
Figura 8. Representação dos processos naturais que ocorrem na lagoa facultativa
Fonte: Adaptado de Von Sperling, 1986
Figura 9. Representação de um sistema de tratamento com lagoa facultativa
Fonte: Mattos, 2005
1.6.2.2.2. Sistema australiano
O sistema australiano (Figura 10-a e 10-b) consiste no conjunto de sistema de
tratamento que utiliza lagoas anaeróbias associadas com lagoas facultativas. Esta técnica e

36
feita para reduzir a área das lagoas facultativas, e possibilitar o tratamento do efluente em
pequenas extensões. O efluente enviado para as lagoas anaeróbias contém elevadas
concentrações de matéria orgânica, que são reduzidos em compostos particulados menores e
passíveis de serem decompostos por bactérias aeróbias. Esta lagoa possui menor comprimento
e maior profundidade (3 a 5 metros), dificultando a penetração dos raios solares e a formação
de algas na sua superfície por falta de fotossíntese. Com o tratamento por esta lagoa, alcança-
se DBO de 50-70%, valor abaixo dos padrões para lançamento em corpos de água, porém, o
efluente enviado para o próximo tratamento, a lagoa facultativa, segue com menor quantidade
de material orgânico particulado o que matem a eficiência do tratamento realizado nesta lagoa
mesmo com as dimensões reduzidas (MATTOS, 2005; VON SPERLING, 1986).
Figura 10-a. Representação de um sistema de tratamento com sistema australiano: lagoa
anaeróbia em conjunto com lagoa facultativa
Figura 10-b. Representação de um sistema de tratamento com sistema australiano: lagoa
anaeróbia em conjunto com lagoa facultativa
Fonte: Mattos, 2005

37
1.6.2.2.3. Lagoas aeradas facultativas
Nas lagoas aeradas facultativas o suprimento de oxigênio não tem origem natural, pelas
algas, é artificialmente produzido por aeradores mecânicos, que é um mecanismo utilizado
para reduzir às dimensões da lagoa e acelerar a decomposição da matéria orgânica, quando
comparada com a lagoa facultativa normal. A estrutura deste equipamento é composta por
uma turbina rotativa de eixo vertical colocada na superfície da lagoa (mais utilizado), quando
acionada a rotação das pás com grande velocidade, provocam o turbilhonamento que facilita a
entrada de oxigênio atmosférico no meio, que proporciona a oxigenação da massa líquida
presente neste meio. Entretanto, o oxigênio obtido pelos aeradores não realiza a manutenção
dos sólidos e microrganismos suspensos na massa líquida, o que ocasiona a decantação e a
formação do lodo de fundo que é degradado por bactérias anaeróbias, idêntico ao processo
realizado na lagoa facultativa (MATTOS, 2005; VON SPERLING, 1986).
1.6.2.2.4. Lagoas aeradas de mistura completa seguidas por lagoa de decantação
Nas lagoas aeradas de mistura completa (Figura 11-a e 11-b) seguidas por lagoas de
decantação os mecanismos de aeração são os mesmo da lagoa aerada facultativa, mas difere-
se apenas no turbilhamento (mais elevado) realizado pelas pás que é suficiente para manter as
partículas suspensas, composta pelos microrganismos e a matéria orgânica, e dispersas na
lagoa. Com este material orgânico disperso em maior quantidade no meio, a eficiência na
remoção de DBO aumenta, obtendo-se a redução deste material orgânico em maior proporção
quando comparado ao sistema de lagoa aerada facultativa. Mesmo assim, o esgoto que sai
desta lagoa ainda contém grandes quantidades de matéria orgânica não estabilizada que é
enviado para a lagoa de decantação, é depositado no fundo do decantador, após a remoção das
impurezas o efluente segue para o corpo receptor (MATTOS, 2005; VON SPERLING, 1986).

38
Figura 11-a. Representação do sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguida por
lagoa de decantação
Figura 11-b. Representação do sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguida por
lagoa de decantação
Fonte: Mattos, 2005
1.6.2.2.5. Lagoas de Maturação
As lagoas de maturação são projetadas exclusivamente para a remoção de agentes
patogênicos, como bactérias, vírus, cistos de protozoários e ovos de helmintos. Nos processos
mencionados anteriormente, há uma aceitável remoção destes patógenos, porém, a maior
parcela da remoção ocorre nas lagoas de maturação. Este sistema é considerado como um pós-
tratamento do efluente, pelo motivo de ser implantada (várias lagoas ou apenas uma) após
qualquer variante do sistema de tratamento por lagoa de estabilização ou, no sentido mais
amplo, depois de qualquer sistema de tratamento de esgoto sanitário. Suas dimensões são

39
reduzidas quando comparado aos outros sistemas de tratamento, possui pouca profundidade
(0,8 a 1,5 metros) para proporcionar maior penetração da radiação solar ultravioleta. Outras
condições ambientais adversas ocasionadas no processo naturalmente, e de extrema
importância, é a elevação do pH e o oxigênio dissolvido (conhecido pela abreviação OD,
responsável por indicar a quantidade de oxigênio dissolvido num determinado corpo de água),
redução da temperatura, falta de nutrientes e predação entre organismos diferentes, dentre
outras condições que favorecem a remoção desses organismos patogênico. Comparado aos
métodos de desinfecção que se utiliza de agentes químicos, usualmente utilizados na remoção
dos patógenos, como a cloração e outros métodos de desinfecção, as lagoas de maturação
representam maior economia, considerando a redução dos gastos com os mesmos (VON
SPERLING, 1986). A figura 12 representa a utilização das lagoas de maturação em série após
o sistema de tratamento realizado com o sistema australiano.
Figura 12. Representação do sistema australiano seguido por lagoa de maturação em série
1.6.2.3. Lodos ativados
No sistema de tratamento por lodos ativados o processo de estabilização da matéria
orgância ocorre pela ação de microrganismos aeróbios. Este sistema é composto basicamente
por um tanque de decantador primário, tanque de aeração prolongado e um decantador
secundário sendo mais eficiente do que as lagoas de estabilização e necessitam de áreas

40
menores para sua construção em relação às mesmas. Os sistemas utilizados no tratamento de
lodos ativados variam muito dentre os mais utilizados temos o tratamento por sistemas
convencionais, aeração prolongada e de fluxo intermitente (ICLEI, 2010). Dentre os sistemas
têm-se os descritos a seguir.
1.6.2.3.1. Lodos ativados convencional
No sistema de lodos ativados convencional (Figura 13) o tratamento é feito em
tanques de concreto diferente dos realizados pelas lagoas de estabilização, que são feitos em
tanques escavados ou feito em valas e compactados com materiais que impermeabilizam o
solo. Nesse tratamento visa-se manter a massa microbiana e a matéria orgânica em conjunto
dentro de uma lagoa de aeração prolongada possibilitando o maior contato entre os
compostos, favorecendo a decomposição pelos microrganismos aeróbios. Antes desta etapa, o
esgoto passa pelo decantador primário que remove grande parte do material orgânico (lodo), o
que reduz a aeração e o consumo de energia. No sistema de aeração, o lodo do esgoto, após o
tratamento aeróbio, é enviado para os decantadores secundários e recircula, com utilização de
bombas, para o tanque de aeração com o objetivo aumentar a concentração e o tempo de
contato da biomassa bacteriana com a matéria orgânica. Desta forma, o tempo de retenção é
reduzido (6 a 8 horas) e o tamanho do tanque (ICLEI, 2010; MATTOS, 2005).
Figura 13. Representação do sistema de tratamento por lodos ativados convecional
Fonte: Mattos, 2005

41
1.6.2.3.2. Lodos ativados por aeração prolongada
Os lodos ativados por aeração prolongada é um sistema onde o lodo permanece mais
tempo, de 20 a 30 dias, do que nos sistemas convencionais, de 4 a 10 dias, o que aumenta o
tamanho dos tanques de aeração. Com o aumento do tempo, e conseqüente redução da carga
orgânica e consumo do material celular pelas próprias bactérias, o lodo retirado desta lagoa já
sai estabilizado, não sendo necessários processos subsequentes (decantador primário) para
estabilizá-lo. A remoção da DBO é mais alta neste sistema devido à ausência de alimentos,
mas o consumo de energia é maior, devido ao tempo de funcionamento dos aeradores que é
mais longo do que nos sistemas convencionais (ICLEI, 2010; MATTOS, 2005; VON
SPERLING, 2002).
1.6.2.3.3. Lodos ativados de fluxo intermitente
Os lodos ativados de fluxo intermitente permitem um tratamento por sistemas
intermitentes que consiste no tratamento contínuo do efluente em batelada, onde todas as
etapas do tratamento convencional são realizadas dentro de um único tanque de aeração.
Neste tanque são realizadas as reações de decantação com formação do lodo de fundo
(aparelhos desligado), e a reação (aparelhos ligados). O efluente entra no aparelho e os
aparelhos agitam a mistura (turbilhamento) fornecendo oxigênio para as bactérias, que
decompõe a matéria orgânica (ICLEI, 2010; MATTOS, 2005).
1.6.2.4. Reator anaeróbio de fluxo ascendente
Equipamento conhecido no Brasil como Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente
(RAFA), apresentado na Figura 14, também possui outras denominações como Digestor
Anaeróbio de Fluxo Ascendente (DAFA), Reator Anaeróbio de Leito Fluidificado (RALF),
Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente Através de Leito de Lodo (RAFAALL) ou Reatores
de Manta de Lodo, é denominado mundialmente pelo termo em inglês UASB (Upflow
Anaerobic Sludge Blanket Reactors). No interior deste equipamento os microrganismos

42
anaeróbios se desenvolvem e dispersam no meio, o esgoto entra pela parte inferior em sentido
ascendente e passa pela zona de digestão no caminho a matéria orgânica é decomposta em
meio anaeróbio, as reações ocorridas convertem os compostos orgânicos em biogás (CH4,
CO2, CO, entre outros) e os sólidos estabilizados. As moléculas gasosas têm a função de
arrastar a matéria orgânica para a parte superior do equipamento que apresenta um dispositivo
capaz de separar as fases sólida, líquida e gasosa, e faz retornar a massa microbiana para a
base, enquanto o biogás é enviado para o topo deste e encaminhado para a parte exterior por
tubulações conectadas ao próprio reator. Se a quantidade de biogás produzido é muito
elevada, é possível utilizá-lo como combustível na própria estação de tratamento para geração
de energia elétrica e térmica, em poucas vazões deve ser queimado antes de lançá-lo na
atmosfera, reduzindo os impactos causados ao meio ambiente pela redução dos gases
causadores do efeito estufa. O efluente do reator, após o tratamento, não pode ser lançado
diretamente no corpo receptor, por apresentar ainda grandes concentrações de DBO, mesmo
após o tratamento e algumas características (odor, cor, altas concentrações de nutrientes) que
ainda o torna contaminante. Para que este efluente possa seguir para o corpo hídrico, é
necessário realizar um tratamento secundário associado com o reator. Este pode ser realizado
por uma lagoa facultativa e outros tratamentos mais eficientes para remoção dessa DBO
(MATTOS, 2005).
Figura 14. Representação do sistema com reator RAFA seguido por lagoa facultativa
Fonte: Mattos, 2005

43
1.7. Agentes patogênicos
São organismos (bactérias, vírus, cistos de protozoários e ovos de helmintos),
microscópicos ou não, de origem entérica, que se adentram no esgoto através dos dejetos
expelidos por indivíduos enfermos (NUVOLARI, 2003). Dentro do corpo humano,
principalmente no trato intestinal, estes organismos patogênicos encontram o ambiente ideal
para se estabelecer, alimentar e proliferar. Quando expelidos desse corpo, na rede coletora de
esgoto, nos sistemas de tratamento ou diretamente no corpo receptor, esses organismos têm
predisposição a morrer. Algumas condições favorecem a remoção destes agentes, entre elas,
temos a radiação solar ultravioleta, o pH, carência de alimentos, organismos predadores,
rivalidade entre espécies, presença de substâncias tóxicos no efluente e, a ocorrência de
fenômenos naturais como a sedimentação. Estes fenômenos naturais ocorrem principalmente
nas lagoas de maturação (página 38 deste trabalho), que são responsáveis por remover,
dependo do agente, concentrações aproximadamente ou até 100% destes (VON SPERLING,
1986).
Bertoncini (2008), afirma que esses organismos são responsáveis por disseminar
enfermidades de veiculação hídrica, utilizando-se para isso, os corpos receptores poluídos
pelas águas residuais, quando não tratadas adequadamente, que contaminam outros
indivíduos, culturas, reservatório subterrâneo de água e corpos de águas destinados ao
abastecimento humano. Para se determinar o grau de contaminação da água por esgoto,
utilizam-se como indicadores alguns dos organismos presentes no próprio corpo de água,
como exemplo, os Coliformes Totais e Fecais. No esgoto doméstico sem tratamento, a
concentração de coliforme ultrapassa a marca de 3,0 milhões de coliformes termotolerantes
em 100 mililitros do mesmo. Já o esgoto sanitário apresenta elevadas taxas desses agentes em
seu meio. Dentre os vermes parasitas (nematelmintos e platelmintos) e os protozoários
presentes neste efluente têm-se como exemplos os descritos abaixo.
a. Ancilóstomo (figura 15-a) cientificamente conhecida como Ancylostoma
duodenale, é responsável por causas a ancilostomose, moléstia
denominação vulgarmente como amarelão;
b. Lombriga (figura 15-b) ou Ascaris lumbricoides, causa a doença
conhecida como ascaridíase;

44
c. Tênia (15-c) é o agente etiológico responsável pela doença conhecida
como teníase, suas principais representantes são a Taenia solium (porco é
o hospedeiro) e a Taenia saginanta (boi é o hospedeiro), o homem torna-
se o hospedeiro definitivos deste patógeno;
d. Giárdia (15-d) é o agente etiológico protozoário denominado como
Giardia sp. Este organismo e responsável por causar a enfermidade
denominada giardíase.
A autora ainda descreve as principais espécies de agentes causadores de doenças
bacterianas e virais presentes nos efluentes sanitários, como salmonelas e o Vibrio cholerae,
representantes das bactérias, que causam respectivamente diarréia e cólera, e algumas
espécies virais como o vírus da hepatite A - HAV e hepatite E - HEV, reovirus, rotaviros
humano, norovírus, astrovírus humano, que sequencialmente causam a hepatite infecciosa,
infecção respiratória, e os três últimos, causam gastroenterite. No ambiente, principalmente no
solo e águas subterrâneas, esses agentes podem sobreviver por longos períodos (meses e até
anos), o que demonstra a importância de se utilizar métodos de desinfecção e tratamento dos
efluentes produzidos na cidade e no campo. A figura 15 apresenta os principais organismos
patogênicos presentes no esgoto sanitário.
Figura 15. Principais agentes patogênicos presentes no esgoto sanitário
Fonte: Bertoncini, 2008

45
2. METODOLOGIA
2. 1. Informações técnicas sobre o tratamento de esgoto dos municípios de Araçatuba,
Birigui e Santo Antônio do Aracanguá
As informações coletadas nos municípios de Araçatuba, Birigui e Santo Antônio do
Aracanguá foram obtidas por preenchimento do questionário elaborado (Apêndice A) e
enviado aos representantes de cada município.
2.2. Método para a determinação da Estimativa de Biogás produzindo pelo tratamento
de efluentes dos municípios avaliados
2.2.1. Software biogás geração e uso energético – programa para a estimativa de geração
de biogás e avaliação de recuperação e uso energético
O programa de computador Biogás Geração e Uso Energético foi desenvolvido
perante um convênio firmado em 26 de dezembro de 2001, entre o Governo do Estado de São
Paulo, representado pela Secretaria do Meio Ambiente e pela Companhia de Tecnologia de
Saneamento Ambiental – CETESB, e do Governo Federal, representado pelo Ministério da
Ciência e Tecnologia. Este programa tem por objetivo a elaboração de manuais que orientam
para a recuperação e uso energético do biogás produzido em estações de tratamento anaeróbio
de efluentes domésticos, comerciais, industriais, rurais e em aterros sanitários (CETESB,
2006).
A tela inicial do programa (Figura 16) para simulação do potencial de biogás exibe
três opções sobre como utilizar o projeto para estimar a produção de biogás de esgoto. A
primeira opção é novo projeto (para o desenvolvimento de novas pesquisas); a segunda opção
é abrir projeto (para visualizar projetos que já foram elaborados no programa); e a terceira
opção é sair (se o usuário desejar sair da página inicial do programa).

46
Figura 16. Página inicial do programa – simulador de potencial de biogás no efluente
Fonte: Programa Biogás Geração e Uso Energético, 2011
Sendo assim, a opção escolhida foi a primeira: novo projeto. Após esse procedimento
uma nova janela abriu-se (Figura 17) onde se visualizou um índice indicando as fases de
elaboração do projeto.
Figura 17. Página do programa com o índice para elaboração do projeto

47
Para a o cálculo da estimativa do potencial de produção de biogás de esgoto sanitário
utilizou-se apenas os três primeiros tópicos do índice:
a. características da ETAE;
b. estimativa de geração de biogás na ETAE – entrada de dados;
c. estimativas de geração de biogás na ETAE – resultados.
Os próximos tópicos podem ser utilizados para a elaboração de um projeto e do
relatório sobre as informações obtidas no estudo para posterior implantação do mesmo.
Numa terceira etapa preencheu-se obrigatoriamente de alguns itens sobre a estação de
tratamento de esgoto a ser avaliada na interface “Características da ETAE”. Informou-se ao
programa as seguintes características da estação de tratamento localização estação de
tratamento como nome da unidade, estado e cidade (Figura 18).
Figura 18. Página do programa com as características da ETAE
Confirmou-se os dados na célula “Ok” e iniciou-se a próxima fase na interface
“Estimativa de biogás na ETAE” (Figura 19).

48
Figura 19. Página do programa para o calculo da estimativa de geração de biogás
Para estimar a produção de biogás, selecionou-se no item “Medição direta do biogás
na ETAE” a opção “Estimativa por material total”. No item “Período do projeto” preencheu-
se a célula “Ano de início” com “2011” e a célula “Ano final” com “2012”. Também
selecionou-se na opção “Fonte” a matéria orgânica de origem para produção do biogás que no
caso foi “Esgoto urbano” e, automaticamente, o programa solicita quantidade de habitantes,
que no exemplo acima, foi da cidade de Araçatuba segundo o IBGE (2011). Sendo assim, os
dados referentes à matéria total (“Mt”), produção de biogás (“Pb”) e a concentração (“Conc”)
são desconhecidas o programa fornece dados padrões para o cálculo ao selecionar o ícone
“Valores sugeridos”. Sendo assim, na Figura 19 tem-se o resultado do cálculo da estimativa
de geração de biogás do tratamento de efluente selecionado e a vazão de metano por mês
gerado pelo esgoto urbano (“Qi”).
Antes da etapa final deve-se escolher o item “Vazão” (Figura 20), abriu-se uma janela
denominada “Linha de base” (taxa de combustão) para preenchimento das células “Linha de
base de queima (%)”, “Energia elétrica evitada (tCO2/Mhevit)” - pela redução da utilização de
energia não renovável e posterior redução nas emissões de gases de efeito estufa- e “Eficácia
na queima do biogás (%)” - levando em consideração a quantidade de CO2 e umidade

49
presentes no biogás. Como os dados não eram conhecidos, selecionou-se “Valores sugeridos”
para realização do cálculo.
Figura 20. Página referente ao cálculo de vazão e potência do biogás
Concluído o resultado da linha de base, o programa apresentou todos os dados das
fases anteriores fornecidos em forma de gráfico, no qual é indicado a vazão por mês de
metano produzido no período determinado (2011-2012), como demonstrado na Figura 21.
Figura 21. Página contendo a representação gráfica da vazão por mês de metano

50
O programa também permite estimar o potencial energético gerado a partir da
conversão e utilização do metano como energia elétrica, definir os equipamentos a serem
utilizados nos locais onde se realizou o estudo, estimar os ganhos com créditos de carbono,
entre outros, e no final é possível gerar o relatório do projeto.

51
3. RESULTADOS
3. 1. Quantidade de habitantes por município
O Gráfico 1 demonstra a quantidade de habitantes nos perímetros urbanos e rurais,
segundo dados do IBGE (2011), em cada município onde se realizou a pesquisa de coleta de
dados. Os municípios de Araçatuba e Birigui apresentam uma população de 181.579 e
108.728 habitantes, respectivamente, enquanto Santo Antônio do Aracanguá (mais os distritos
de Vicentinópolis, Major Prado e a zona rural), 7.626 habitantes.
Gráfico 1. Quantidade de habitantes em cada município
3. 2. Volume de esgoto produzido por município
O volume de esgoto produzido nas cidades de Santo Antônio do Aracanguá e Birigui
representam 67%, na faixa de 1000 a 20.000 m³/dia de esgoto, e apenas a cidade de

52
Araçatuba, que representa 33%, produz um volume de 40.000 a 60.000 m³/dia de esgoto
(Gráfico 2).
Gráfico 2. Volume de esgoto produzido nas cidades analisadas
3. 3. Coleta e tratamento de esgoto nas cidades
O Gráfico 3 mostra que, de 100% do esgoto coletado pela cidade de Santo Antônio do
Aracanguá, apenas 75% é tratado, enquanto nas cidades de Araçatuba e Birigui, dos 100% do
esgoto coletado, 98% é tratado e o restante do esgoto, 2%, é perdido por infiltração nas redes
coletoras.
Gráfico 3. Porcentagem de coleta e tratamento de esgoto nas cidades analisadas

53
3. 4. Órgãos responsáveis pelo tratamento de esgoto nas cidades avaliadas
O Gráfico 4 demonstra que em 67% das cidades analisadas (Birigui e Santo Antônio
do Aracanguá), o tratamento de águas residuárias é realizado pela prefeitura, já os 33%
representa as empresas responsáveis por tratar o esgoto da cidade de Araçatuba. De 100% do
esgoto de Araçatuba, 80% do volume é tratado pela Estação de Tratamento de Esgoto de
Araçatuba administrada pela Saneamento Araçatuba (SANEAR) e os 20% restantes pelo
Departamento de Água e Esgoto de Araçatuba (DAEA).
Gráfico 4. Órgãos responsáveis pelo tratamento de esgoto das cidades avaliadas
3. 5. Número de estações de tratamento de esgoto nas cidades avaliadas
O Gráfico 5 apresenta que duas das cidades analisadas, Birigui e Santo Antônio do
Aracanguá, 67%, não têm estação de tratamento de esgoto e apenas Araçatuba, 33%, tem uma
estação de tratamento de esgoto instalada na cidade.

54
Gráfico 5. Número de estações de tratamento de esgoto nas cidades avaliadas
3. 6. Sistemas de tratamento de esgoto utilizado nas cidades avaliadas
Dos tratamentos realizados nas cidades, 33% são representados pela cidade de
Araçatuba, que utiliza o sistema de tratamento por lodos ativados (80% do esgoto) e por
lagoas de estabilização (18-20% do esgoto), as outras cidades, que representam 67%,
utilizam-se de lagoas de estabilização para realizar o tratamento do esgoto (Gráfico 6).
Gráfico 6. Sistemas de tratamento de esgoto nas cidades avaliadas

55
3. 7. Destino final da água residual nas cidades avaliadas
Das cidades analisadas, Santo Antônio do Aracanguá e Araçatuba (67%) têm como
destino final da água residual, respectivamente, o córrego da Mata e ribeirão Baguaçu, que
depois deságuam no rio Tietê. Na cidade de Birigui (33%) a água residual vai diretamente
para o rio Tietê (Gráfico 7).
Gráfico 7. Destino final da água residual das cidades avaliadas
3. 8. Aplicação do lodo nas cidades avaliadas
O lodo é destinado para o aterro sanitário em duas das cidades avaliadas, Araçatuba e
Birigui, 67%, e não é descartado apenas pela cidade de Santo Antônio do Aracanguá,
representada por 33%, devido ao tipo de tratamento utilizado.
Gráfico 8. Aplicação do lodo nas cidades avaliadas
67
0 0
33
0
0
20
40
60
80
100
Aterros
Santários
Aterros
Específicos
para Lodo
Adubo Não Utiliza o
Lodo
Outros
%
Aplicação do lodo
Araçatuba e Birigui Santo Antônio do Aracanguá

56
3.9. Tratamento do lodo de esgoto nas cidades avaliadas
Nas cidades avaliadas, 63%, Birigui e Santo Antônio do Aracanguá, não realizam o
tratamento do lodo, isso ocorre devido o tratamento ser por sistemas anaeróbios. Na cidade de
Araçatuba, 33%, realizam-se o tratamento do lodo por espessamento e desaguamento, feito
pela Sanear.
Figura 9. Tratamento do lodo de esgoto nas cidades avaliadas
3.10. Tratamento da água residual nas cidades avaliadas
A desinfecção dos efluentes após o tratamento, não é realizado em nenhuma das
cidades avaliadas, 100%, pois em algumas destas cidades, por exemplo, Araçatuba, o corpo
receptor é de classe 4 ( destinado para navegação, harmonia paisagísticas e utilizações menos
exigente). Esta classe, estabelecida pela resolução CONAMA 357/2005, determina a
qualidade da água, controle de poluição, suas característica e aplicabilidade (ANA, 2011).

57
Gráfico 10. Desinfecção da água residual nas cidades avaliadas
100
0
20
40
60
80
100
Cloro Ozônio
(Ozônio/Peróxido
de hidrogênio)
Dióxido de Cloro Outros
Tratamentos
Não recebe
Tratamento
%
Métodos de Desinfecção
Desinfecção da Água Residual
3.11. Análise da água residual nas cidades avaliadas
Nas cidades avaliadas, 63%, Birigui e Santo Antônio do Aracanguá, não realizam
analise do efluente após o tratamento, mas apenas 33%, Araçatuba, analisa as condições da
água residual (efluente), e esta análise é realizada pela Sanear, e periodicamente pelo DAEA.
Gráfico 11. Analise do esgoto efluente após o tratamento

58
3.12. Número de indústrias que enviam resíduos para a rede coletora de esgoto nas
cidades avaliadas
O envio de resíduos das indústrias ao esgoto das cidades é feito apenas na cidade de
Araçatuba, 33%, e são duas as indústrias. Estas indústrias seguem as normas estabelecidas
pelo art. 19-A do Decreto Estadual 8.468, de 08 de Setembro de 1976, responsável por
deliberar as condições necessárias para se lançar os efluentes de qualquer fonte poluidora na
rede pública de coletora de esgoto (CETESB, 2011b). Nas cidades de Birigui e Santo Antônio
do Aracanguá, o esgoto, não recebe nenhum resíduo das indústrias.
Gráfico 12. Quantidade de indústrias que enviam resíduos para a rede coletora de
esgoto nas cidades avaliadas.
3.13. Estimativa a quantidade de biogás produzido nas cidades de Araçatuba, Birigui e
Santo Antônio do Aracanguá por meio do programa Biogás Geração e Uso Energético
Com a utilização dos dados foi possível obter as seguintes estimativas expressas na
Tabela 4.

59
Tabela 4. Estimativa de produção de biogás pelo programa biogás geração e uso energético
nas cidades de Araçatuba, Birigui e Santo Antônio do Aracanguá
Os resultados obtidos pelo Programa Biogás Geração e Uso Energético descrito na
tabela anterior, são expressos a seguir em forma de gráficos (Gráficos 13/14 15 e 16) que
indicam a vazão de biogás nas cidades de Araçatuba, Birigui e Santo António do Aracanguá,
respectivamente, durante o período de doze meses.
Gráfico 13. Vazão de metano na cidade de Araçatuba
Cidades
Estimativa de produção de biogás
(m³/mês)
Araçatuba 731.736,269
Birigui 438.136,433
Santo Antônio do Aracanguá 30.735,672

60
Gráfico 14. Vazão de metano na cidade de Araçatuba
Gráfico 15. Vazão de metano na cidade de Birigui

61
Gráfico 16. Vazão de metano na cidade de Santo Antônio do Aracanguá

62
4. DISCUSSÃO
A partir dos resultados obtidos com a aplicação do questionário do trabalho de
graduação na cidade de Araçatuba, Birigui e Santo Antônio do Aracanguá, foi possível
demonstrar as condições de coleta, tratamento e disposição final do esgoto sanitário e do lodo
resultante deste tratamento.
As cidades onde se realizaram os estudos possuem quantidades populacionais
diferentes, portanto, a produção de esgoto também vária em cada uma. É importante destacar
que a coleta de esgoto na maioria das cidades é realizada pela prefeitura e nas três cidades
citadas 100% deste esgoto é coletado e enviado para o tratamento, visto que nos 2.495
municípios brasileiros, em 2008, não há rede coletora de esgoto, e somente uma cidade no
estado de São Paulo faz parte deste índice (IBGE, 2010).
Segundo Araújo (2003), a produção de esgoto doméstico é determinada pelo consumo
de água de abastecimento, sendo o seu volume utilizado para estimar a quantidade de esgoto
gerado. A proporção de esgoto também depende dos costumes de cada habitante, sendo
usualmente utilizado a taxa de consumo per capita de água, igual a 200L/hab.dia, para
determinar a taxa de águas residuárias produzida por pessoa. Ainda mais, esse valor pode
sofrer alterações em cidades localizadas em outros países, que pode ser de três a quatro vezes
maiores que o valor estabelecido, obtendo-se um resíduo com maior concentração de água
devido ao seu elevado consumo. A Tabela 5 compara a produção real de esgoto nas cidades e
a produção teórica nas mesmas, utilizando-se da taxa de consumo per capita de água por
habitante/dia citado no parágrafo anterior, que determina a produção de esgoto.
Tabela 5 Produção real e teórica de esgoto nas cidades
1
Resultado obtido na multiplicação do consumo per capita de água por dia (200L/hab.dia), pela quantidade de
habitantes de cada cidade avaliada. Com este cálculo, é possível determinar a quantidade teórica de esgoto
produzido nas cidades.
Cidades
Produção Real de
Esgoto (m³/mês)
Produção Teórica de
Esgoto (m³/mês)
Araçatuba 1.466.400 1.089.4741
Birigui 504.000 652.3681
Santo Antônio do Aracanguá 40.714,2 45.7561

63
Um dado importante na Tabela 5 é que a cidade de Araçatuba tem uma produção de
esgoto acima da produção teórica, com a taxa de consumo de água acima da estipulada por
habitante dia. Em destaque as cidades de Birigui e Santo Antônio do Aracanguá, que
consomem menos água e produzem menos esgotos.
Outra questão importante é o tratamento realizado pelas prefeituras em alguns delas o
tratamento de esgoto chega a aproximadamente 98% do esgoto, Araçatuba e Birigui, e na
cidade de Santo Antonio do Aracanguá (junto com os distritos) chega a 75%, os 25% não
tratados é referente à eficiência dos sistemas utilizados nos distritos. O tratamento e coleta do
esgoto sanitário realizado nestas cidades são importantes para garantir a saúde o bem estar da
população e a preservação dos recursos naturais (OPAS, 2011).
Duas das cidades avaliadas realizam o tratamento do esgoto por lagoas de
estabilização e, somente Araçatuba utiliza o tratamento por lodos ativados de aeração
prolongada, 80% do esgoto produzido, e lagoas de estabilização que trata de 18 a 20% do
esgoto produzido. Das tecnologias disponíveis para o tratamento de esgoto, as mais utilizadas
no nosso país são os sistemas de tratamento por lagoa de estabilização e as variáveis do
processo de tratamento por lodos ativados, principalmente os métodos por aeração prolongada
e por filtros biológicos (CETESB, 2006).
Nos tratamentos de esgoto são produzidas lodo (matéria orgânica e biomassa
bacteriana), a maioria das cidades envia o lodo para aterros sanitário. A produção do lodo vai
depender do tipo de tratamento utilizado, nas lagoas de estabilização o lodo não precisa ser
retirado devido a sua estabilização pelas bactérias anaeróbias. Os tratamentos que produzem
uma grande quantidade de lodo são os sistemas empregados em grandes ETE como lodos
ativados convencionais, reatores anaeróbios (RAFA, DAFA, UASB) e filtros biológicos
(informação por e-mail).2
O descarte do lodo em aterros sanitários é uma das técnicas mais utilizadas para
recepcionar esta matéria orgânica, porém, novas modalidades estão surgindo dentre estas a
utilização do lodo (biossólido) direta ou indiretamente por compostagem, obtendo-se
fertilizante orgânico adicionado na agricultura e reflorestamento, e na construção civil
empregado para fabricação de tijolos, cerâmicas e agregados leves para cimento, entre outros
(SILVA et al, 2004).
2
Resumo da afirmação, enviada por e-mail, em 27 de fevereiro de 2011, pelo Prof. Dr. Ariovaldo Nuvolari da
Faculdade de Tecnologia de São Paulo (FATEC-SP), esclarecendo a pergunta feita (e-mail) por Carlos
Alexandre Calácio da Silva, sobre as opções de tratamento de esgoto, em 25 de fevereiro de 2011.

64
Um bom exemplo da utilização do biossólido (lodo) é realizado na estação de
tratamento de esgoto da Sabesp de Franca, interior de São Paulo, onde este composto é
desenvolvido e aplicado no plantio de café, banana e no reflorestamento. A utilização deste
biossólido não é recomenda no plantio de alimentos consumidos crus pelo ser humano ou
culturas que entram em contato direto com o mesmo, como as hortaliças (SABESP, 2011).
Os resultados também revelam que após o tratamento a água residual é destinada na
maioria das cidades para córregos e ribeirões, que deságuam no rio Tietê. Se o tratamento do
esgoto não for realizado adequadamente, quando lançado nos corpos receptores (rio, córrego,
ribeirão, etc.), compromete o abastecimento de água das cidades que as captam destes corpos
de água, que contém o esgoto diluído, aumenta os custos com o tratamento de água ou a
captação de água de outros locais mais distantes (IBIOSFERA, 2011).
A produção de biogás estimado pelo programa biogás Geração e Uso Energético
indica que é possível recuperar o biogás para fins energéticos, sendo que 1 m³ de biogás é
equivalente a 6,5 kWh de energia produzida (DEUBLEIN e STEINHAUSER, 2008).
Podemos destacar que outra vantagem associada à recuperação do biogás, é a diminuição dos
gases poluentes.
Com a redução da emissão na atmosfera dos gases causadores do efeito estufa (GEE) e
aquecimento global no nosso planeta, documentos que certificam por meio de créditos de
carbono esta redução podem ser emitidos aos seus responsáveis. Ao utilizar-se destes
documentos, é permitido ao detentor do mesmo, poluir. Isso se procede da seguinte forma: os
países desenvolvidos pagam pela aquisição do direito de poluir de outros países, em
desenvolvimento, investindo nos seus projetos. Os documentos que certificam este
procedimento, crédito de carbono, foram criados no âmbito do protocolo de Kyoto, protocolo
outorgado em 1997, na conferência de Kyoto, Japão, determina o compromisso dos países
membros (39 países), segundo anexo I do protocolo, a mitigar ou diminuir as emissões dos
gases causadores do efeito estufa a 5,2% até 2012, gases como CO2, CH4, Óxido Nitroso
(N2O), clorofluorcarbono (CFC), e outros destes listados nesse documento (PECORA, 2006;
SALOMON, 2007).
O mecanismo de desenvolvimento limpo (MDL) originou-se nesse protocolo, como
auxilio para que todos os países pudessem cumprir seus objetivos. Sua principal meta é exigir
das nações desenvolvidas a redução das emissões de gases poluentes e fomentar o
desenvolvimento sustentável. Utilizando-se para essa finalidade, recursos financeiros para a
elaboração de projetos, e aplicação destes recursos em novas tecnologias limpas, eficientes, e

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de fontes renováveis, como o biogás. Esses recursos são administrados por esses países
desenvolvidos que escolhem a melhor forma de aplicá-los e como atingir seus objetivos.
Nesse mecanismo são gerados os Certificados de Reduções de Emissões (CERs), pelos países
em desenvolvimento, não componentes do anexo I, que negociam com as nações
desenvolvidas, está modalidade é conhecido como mecanismo de flexibilização. Os projetos
desenvolvidos nesse mecanismo estão voltados às atividades de reflorestamento, geração de
energia limpa e renovável, de transportes menos poluentes e tratamento de resíduos, dentre
outros projetos que visem reduzir as emissões de gases causadores do efeito estufa, seguindo
os conceitos de sustentabilidade (PECORA, 2006; SALOMON, 2007).
No ranking dos países com o maior potencial para implantar projetos voltados à
geração de créditos de carbono o Brasil obteve a quarta colocação entre os mais procurados
para investir neste novo mercado, o país já registrou mais de 220 projetos no Conselho
Executivo da Organização das Nações Unidas (ONU) com objetivo de que estes documentos
sejam registrados (CENBIO. 2008).
O sistema FIRJAN (Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro),
preocupado com os impactos ambientais que assolam o nosso planeta, e com iniciativas de
empresas públicas e privadas, como prefeituras, sindicatos, investidores, estações de
tratamento de esgoto, entre outros órgãos, que apresentam projetos voltados para redução e a
sanação desses problemas ambientais, porém sem incentivos de nenhuma entidade ou outros
órgãos na área de comercialização de créditos de carbono, resolveu criar o escritório do
carbono. Este escritório tem como princípio, organizar e transmitir conteúdos de interesse
ambiental, para a elaboração e implantação de projetos voltados ao MDL. Além de
demonstrar para os órgãos que visam aderir a essa iniciativa, os ganhos ambientais e
econômicos (comercialização dos créditos), com redução desses gases no ambiente em nível
global (FIRJAN, 2011).

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