Valorização energética de resíduos sólidos urbanos em São Carlos: comparação entre aterro sanitário, digestão anaeróbia e digestão anaeróbia com pré tratamento
| dc.contributor.advisor1 | Paula, Rúbia Ferreira Rosa | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | https://lattes.cnpq.br/4284223404098079 | |
| dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0009-0004-8817-911X | |
| dc.contributor.author | Carvalho, Júlia Helena | |
| dc.contributor.authorlattes | https://lattes.cnpq.br/3977549575392720 | |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0009-0008-0886-7158 | |
| dc.date.accessioned | 2026-03-20T19:31:06Z | |
| dc.date.issued | 2025-12-08 | |
| dc.description.abstract | Advances in international decarbonization targets, such as those established at COP28, reinforce the need for technologies capable of integrating energy generation and environmentally appropriate management of municipal solid waste. In Brazil, methane emissions represent one of the main environmental impacts of the sector. However, when properly captured and converted, methane becomes a strategic renewable energy source. In this context, this study evaluated the energy and environmental potential of valorizing food waste (RA) combined with urban pruning through three technological routes: (i) landfill disposal, (ii) anaerobic digestion (AD), and (iii) AD with thermal pretreatment of pruning, across six different scenarios. Based on previously obtained experimental data and literature parameters, the energy potential and environmental impact of each scenario were estimated, along with a sensitivity analysis. The results showed that AD, especially when combined with pruning pretreatment (Scenario 3), increased the specific biogas yield by approximately 159% compared with landfill disposal (Scenario 1), enabling the generation of up to 1.94 kWh of electricity per cubic meter of biogas and around 104 tons of steam per day. Regarding energy supply, the electricity generated could meet up to 8% of the total electricity demand of the municipality of São Carlos (Scenario 3), while in the same scenario it would be possible to supply approximately 43% of UFSCar’s annual demand, demonstrating the technology’s potential to support relevant institutional loads. From an economic perspective, scenarios that utilized thermal energy presented the highest financial gains, highlighting the relevance of heat recovery in the analyzed routes. From an environmental standpoint, methane capture and conversion made it possible to avoid up to 1.94 tCO₂eq per ton of treated waste (Scenario 3), emphasizing the technology’s potential for climate mitigation. The sensitivity analysis confirmed the robustness of the model and identified the methane fraction as the most influential parameter, with variations of 14% to 20% in the results for 10% increases in its value. Thus, the study demonstrates that anaerobic digestion with thermal pretreatment is a promising alternative for integrating waste management, energy recovery, and circular economy strategies at the municipal level, providing technical support for public policy development and future studies on pretreatments, valorization routes, and digestate applications. | eng |
| dc.description.resumo | O avanço das metas internacionais de descarbonização, como as estabelecidas na COP28, reforçam a necessidade de tecnologias capazes de integrar a geração de energia e a gestão ambientalmente adequada dos resíduos sólidos urbanos. No Brasil a emissão de metano representa um dos principais impactos ambientais do setor. Entretanto, quando adequadamente capturado e convertido, o metano torna-se uma fonte renovável estratégica. Nesse contexto, este trabalho avaliou o potencial energético e ambiental da valorização do resíduo alimentar (RA) combinado com poda urbana em três rotas tecnológicas: (i) disposição em aterro, (ii) digestão anaeróbia (DA) e (iii) DA com pré-tratamento térmico da poda, em 6 diferentes cenários. Com base em dados experimentais previamente obtidos e parâmetros da literatura, foram estimados o potencial energético e o impacto ambiental de cada cenário, realizando também uma análise de sensibilidade. Os resultados mostraram que a DA, especialmente com pré-tratamento da poda (Cenário 3), aumentou o rendimento específico de biogás em cerca de 159% comparada a destinação ao aterro sanitário (Cenário 1), permitindo a geração de até 1,94 kWh de energia elétrica por metro cúbico de biogás e cerca de 104 toneladas de vapor por dia. No âmbito do suprimento energético, verificou-se que a energia elétrica gerada poderia atender até 8% da demanda elétrica total do município de São Carlos (Cenário 3), enquanto, no mesmo cenário, seria possível suprir cerca de 43% da demanda anual da UFSCar, demonstrando o potencial da tecnologia para apoiar cargas institucionais relevantes. Já do ponto de vista econômico, observou-se que os cenários que fazem uso da energia térmica apresentam os maiores ganhos financeiros, evidenciando a relevância da recuperação de calor nos cenários analisados. No âmbito ambiental, a captura e conversão do metano possibilitaram evitar até 1,94 tCO₂eq por tonelada de resíduo tratado (Cenário 3), evidenciando o potencial da tecnologia para a mitigação climática. A análise de sensibilidade confirmou a robustez do modelo e indicou a fração de metano como o parâmetro mais determinante, com variações de 14% a 20% nos resultados para incrementos de 10% em sua fração. Assim, o estudo demonstra que a digestão anaeróbia com pré-tratamento térmico é uma alternativa promissora para integrar gestão de resíduos, recuperação energética e economia circular no contexto municipal, oferecendo subsídios técnicos para políticas públicas e para o desenvolvimento de estudos futuros sobre pré-tratamentos, rotas de valorização e usos do digestato. | |
| dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | |
| dc.identifier.citation | CARVALHO, Júlia Helena. Valorização energética de resíduos sólidos urbanos em São Carlos: comparação entre aterro sanitário, digestão anaeróbia e digestão anaeróbia com pré tratamento. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23806. | por |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/23806 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.course | Engenharia Química - EQ | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | aterro sanitário | |
| dc.subject | digestão anaeróbia | |
| dc.subject | biogás | |
| dc.subject | resíduos sólidos urbanos | |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA::APROVEITAMENTO DA ENERGIA | |
| dc.subject.ods | 7. Energia limpa e acessível | |
| dc.subject.ods | 4. Educação de Qualidade | |
| dc.subject.ods | 11. Cidades e Comunidades Sustentáveis | |
| dc.subject.ods | 12. Consumo e Produção Responsáveis | |
| dc.subject.ods | 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura | |
| dc.subject.ods | 13. Ação contra a Mudança Global do Clima | |
| dc.title | Valorização energética de resíduos sólidos urbanos em São Carlos: comparação entre aterro sanitário, digestão anaeróbia e digestão anaeróbia com pré tratamento | |
| dc.title.alternative | Energy recovery from municipal solid waste in São Carlos: a comparison between sanitary landfill, anaerobic digestion, and anaerobic digestion with pretreatment | eng |
| dc.type | TCC |
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