Utilizando a relação entre DQO e \mathrm{CH}_{4} que é 4 kg DQO extraído do efluente podem gerar \mathbf{1} \mathbf{~ k g} \mathbf{~ d e} \mathbf{C H}_{4}, qual o potencial produtor de energia elétrica em MW ( \mathbf{4 0 \%} de eficiência da termodinâmica da turbina a vapor) via biodigestor para os seguintes resíduos orgânicos, considerando um \mathbf{P C I} do \mathbf{C H}_{4} igual a \mathbf{5 0 . 0 0 0 ~ k J} \boldsymbol{/} \mathbf{~ k g}, sendo que o biodigestor pode reduzir em \mathbf{6 0 \%} a carga de DQO presente nos efluentes em questão:
Dejeto suíno com o equivalente de \mathbf{3 , 5} humanos por suíno com um plantel de (40 milhões de cabeças)

Passo 1

O enunciado pede o potencial de geração de energia elétrica via biodigestor, a partir de dejeto suíno, usando as seguintes informações:
– relação entre DQO removida e metano gerado: 4 kg DQO \to 1 kg C H_{4}
– poder calorífico inferior (PCI) do C H_{4}: 50000 kJ/kg
– eficiência da turbina a vapor: 40 %
– biodigestor reduz 60 % da carga de DQO dos efluentes
– equivalente de DQO por suíno: 3,5 vezes o gerado por 1 pessoa
– plantel de 40\times 10^{6} suínos
Para continuar, precisamos de um valor típico de DQO gerada por pessoa. Vamos assumir 0,12 kg DQO por habitant e\cdot dia (valor usual em projetos de saneamento).

Passo 2

Calcular a DQO total gerada por dia pelo plantel de suínos. Cada suíno equivale a 3,5 pessoas, logo cada suíno gera
3,5 \times 0{,}12 = 0{,}42\\ \text{kg DQO/dia}.
Para 40\times 10^{6} suínos, a DQO total é
\text{DQO}_{\text{total}} = 40\times10^{6} \times 0{,}42 = 16{,}8\times10^{6}\\ \text{kg DQO/dia}.

Passo 3

O biodigestor remove 60 % dessa carga de DQO. Logo, a DQO efetivamente degradada é
\text{DQO}_{\text{removida}} = 0{,}60 \times 16{,}8\times10^{6} = 10{,}08\times10^{6}\\ \text{kg DQO/dia}.

Passo 4

Usando a relação 4 kg DQO \to 1 kg C H_{4}, a massa de metano produzida por dia é
m_{\text{CH}_{4}} = \frac{\text{DQO}_{\text{removida}}}{4} = \frac{10{,}08\times10^{6}}{4} = 2{,}52\times10^{6}\\ \text{kg CH}_{4}\text{/dia}.

Passo 5

Calcular o conteúdo energético diário do C H_{4}:
E_{\text{térmico}} = m_{\text{CH}_{4}}\times\text{PCI} = 2{,}52\times10^{6}\times50\,000 = 1{,}26\times10^{11}\\ \text{kJ/dia}.é

Passo 6

Converter para energia elétrica considerando 40 % de eficiência:
E_{\text{elétrico}} = 0{,}40\times1{,}26\times10^{11} = 5{,}04\times10^{10}\\ \text{kJ/dia}.é

Passo 7

Transformar em potência média (kW) dividindo pelo número de segundos em um dia ( 86400 s) e converter para MW:
P = \frac{5{,}04\times10^{10}}{86\,400}\\ \text{kJ/s} \approx 5{,}83\times10^{5}\\ \text{kW} = 583\\ \text{MW}.

Resposta

O potencial de geração de energia elétrica é de aproximadamente 583 MW.

Exercícios relacionados