TECHNICAL AND ECONOMIC FEASIBILITY ANALYSIS OF BIODIGESTORS FOR RESIDENTIAL USE
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8350629
Cláudio Silva do Santos 1
Ingrid Santana Lopes 2
Luiz Fernando Figueiredo Teixeira 3
Diego Ramos Inácio 4
Resumo
Este artigo aborda o tema do saneamento básico no Brasil, destacando a importância dessa questão para a saúde pública, o meio ambiente e o desenvolvimento social do país. São discutidos os principais desafios enfrentados no setor, como a falta de acesso à água potável, tratamento de esgoto e coleta de resíduos sólidos.
A análise mostra que o Brasil ainda apresenta deficiências significativas no saneamento básico, com grande parte da população sem acesso adequado a serviços essenciais. Isso resulta em impactos negativos na saúde da população, no meio ambiente e na qualidade de vida das comunidades.
São apresentadas possíveis soluções e estratégias para superar esses desafios, incluindo investimentos em infraestrutura, políticas públicas efetivas, parcerias entre setores público e privado, e conscientização da sociedade sobre a importância do saneamento básico.
Além disso, são abordados os benefícios econômicos e sociais de investir em saneamento básico, como a redução de doenças, aumento da produtividade, preservação dos recursos naturais e melhoria da qualidade de vida da população.
O biodigestor é um sistema que realiza a decomposição anaeróbica de resíduos orgânicos, como restos de comidas, estercos de animais, e gera como produto biogás e biofertilizante. Esse sistema é conhecido por ser usado em áreas rurais, para tratar os resíduos agropecuários. Mas também existe o biodigestor residencial, modelo menor e que pode ser usado em propriedades rurais e urbanas. Na prática, o biodigestor vai ser uma boa solução para quem precisa tratar o esgoto de uma casa, comercio ou até mesmo uma fazenda, antes que os resíduos sejam eliminados. Isso ajuda a preservar o meio ambiente, além de ser compacto e mais barato.
Palavras chave: Biodigestor, saneamento básico, viabilidade econômica.
Abstract
This article addresses the issue of basic sanitation in Brazil, highlighting the importance of this issue for public health, the environment and the country’s social development. The main challenges faced in the sector are discussed, such as the lack of access to potable water, sewage treatment and solid waste collection.
The analysis shows that Brazil still has significant deficiencies in basic sanitation, with a large part of the population without adequate access to essential services. This results in negative impacts on the health of the population, the environment and the quality of life of communities.
Solutions and strategies are presented to overcome these challenges, including investments in infrastructure, effective public policies, partnerships between public and private sectors, and awareness of society about the importance of basic sanitation.
In addition, the economic and social benefits of investing in basic sanitation are discussed, such as reducing disease, increasing productivity, preserving natural resources and improving the quality of life of the population.
The biodigestor is a system that performs the anaerobic decomposition of organic waste, such as food scraps, animal manure, and generates biogas and biofertilizer as a product. This system is known to be used in rural areas to treat agricultural waste. But there is also the residential biodigester, a smaller model that can be used in rural and urban properties. In practice, the biodigester will be a good solution for anyone who needs to treat sewage from a home, business or even a farm, before the waste is disposed of. This helps preserve the environment, as well as being compact and cheaper.
Keywords: Biodigester, basic sanitation, economic viability.
Introdução
Brasil, é marcado por grande desigualdade e dificuldade de acesso, principalmente em termos de coleta e tratamento de esgoto. De acordo com o Sistema Nacional de informações sobre Saneamento – SNIS (2007), em 2006 o nível médio de serviços urbanos era relativamente alto no abastecimento de água, com uma média nacional de 93,1 %.
Segundo a ANA (2017) no Brasil cerca de 3,9 mil toneladas de esgoto são encaminhadas para tratamento coletivo, o histórico do saneamento no País tem evidenciado que as ações de coleta e tratamento de esgotos podem não surtir o efeito almejado caso o aporte financeiro em infraestrutura seja realizado sem a devida competência institucional instalada no município e sem considerar as particularidades das soluções requeridas em função da capacidade de diluição dos corpos receptores.
Também de acordo com a ANA (2007) o sistema séptico é usado para tratar o esgoto de residências ou edifícios não conectados à rede pública. Ele consiste em um tanque séptico, onde ocorre a decomposição inicial dos resíduos sólidos, e um sistema de drenagem, que permite que o efluente líquido tratado seja absorvido pelo solo. O solo atua como um filtro natural para remover contaminantes antes que alcancem os lençóis freáticos.
A história dos biodigestores remonta há várias décadas e envolve diversos países ao redor do mundo, incluindo os países do BRICS (Brasil, Rússia, Índia, China e África do Sul).
O Brasil tem uma longa tradição no uso de biodigestores, especialmente em propriedades rurais e agroindústrias. Segundo Silva et al. (2020), “o Brasil tem uma longa tradição no uso de biodigestores, especialmente em propriedades rurais e agroindústrias, o que contribuiu para a disseminação dessa tecnologia no país”.
De acordo com o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS de 2020), cerca de 35 milhões de brasileiros não têm acesso a água potável e aproximadamente 100 milhões não possuem coleta de esgoto. Isso representa uma parcela significativa da população sem acesso a serviços básicos de saneamento.
Além disso, o Brasil possui uma das taxas mais baixas de tratamento de esgoto entre os países em desenvolvimento. Segundo o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS,2020), apenas cerca de 50% do esgoto gerado no país recebe algum tipo de tratamento, resultando na contaminação de rios, lagos e lençóis freáticos.
Por isso, esse trabalho tem o objetivo de realizar uma análise de viabilidade técnica e econômica de biodigestores para uso residencial. Através dessa análise, busca-se avaliar a eficiência e os benefícios do uso de biodigestores na possível solução do saneamento básico no Brasil.
Revisão Bibliográfica
De acordo com o estudo, as cargas de esgotos produzidas e remanescentes foram avaliadas com base na população urbana de cada município, tanto na situação atual quanto no cenário futuro. Os dados utilizados para a população atual foram obtidos junto aos prestadores de serviço de esgotamento sanitário ou do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), com o ano de referência de 2013.
Embora o Brasil possua cerca de 12% da disponibilidade hídrica superficial de todo o planeta, essa ocorre de forma irregular no tempo e espaço. A Região Norte, por exemplo, detém cerca de 80% da produção hídrica do Brasil, sendo habitada por menos de 10% da população. Assim, apenas 20% dos recursos hídricos estão disponíveis para mais de 90% da população do Brasil (ANA, 2017; 2019b)
Os dados levantados pelo SNIS – Água e Esgotos (SNIS-AE), analisados no Diagnóstico que permitem construir uma fotografia ampliada dos serviços de Água e Esgotos no País. São levantadas 185 informações de diversos tipos, como, por exemplo, população atendida, quantidade de ligações e de economias ativas (domicílios residenciais, comerciais e públicos)
Materiais e métodos
A metodologia adotada para realizar os levantamentos consistiu em uma revisão sistemática da literatura científica disponível sobre o tema que reuniu 12 artigos relacionados ao tema desse trabalho.
As pesquisas foram realizadas em bases de dados acadêmicas, como Scopus e Google Scholar, Revista Brasileira de Energias Renováveis, Engenharia Sanitária e Ambiental, Revista Brasileira de Ciências Ambientais, utilizando palavras-chaves relacionadas ao biodigestor, saneamento básico e viabilidade técnica e econômica.
A seleção dos artigos foi feita com base em critérios de inclusão, que incluíam artigos publicados em revistas científicas revisadas por pares, abordando especificamente a análise de viabilidade técnica e econômica de biodigestores para uso residencial. Foram excluídos estudos que não estavam diretamente relacionados ao objetivo do artigo ou que não apresentavam informações relevantes para a análise.
No que diz respeito ao funcionamento do biodigestor, verificou-se que ele é um sistema anaeróbio que utiliza microrganismos para decompor resíduos orgânicos, como restos de alimentos e esterco animal, em um ambiente sem a presença de oxigênio.
Em relação aos benefícios do uso de biodigestores residenciais, destacam-se a capacidade de tratamento de resíduos orgânicos, a produção de biogás como fonte de energia renovável, a geração de biofertilizante para uso na agricultura e a redução da poluição ambiental.
Referente a viabilidade econômica, deve ser levado em consideração dois fatores: financeiro e econômico. No que se refere ao biodigestor, deve se considerar a economia gerada no uso do biogás na formação de energia elétrica, ou na utilização do mesmo para aquecimento, entre outras coisas.
Portanto, esta revisão foi feita para retirar questões da viabilidade técnica e fazer uma análise comparativa e também uma viabilidade econômica entre os biodigestores residenciais e, como os custos de instalação e manutenção, a disponibilidade e qualidade dos resíduos orgânicos, a infraestrutura necessária para a utilização do biogás e a capacidade de implementação e gestão adequada dos sistemas.
Para avaliar a viabilidade técnica e econômica dos biodigestores residenciais, os estudos utilizaram diferentes métodos científicos, como análises de viabilidade econômica, avaliação do desempenho técnico dos sistemas e análises do ciclo de vida.
Algumas de suas vantagens são:
- Baixo consumo de energia usada no processo;
- Probabilidade de utilização de efluentes dos biodigestores como biofertilizante;
- Diminui a emissão de gases do efeito estufa.
A análise dos dados coletados na revisão sistemática da literatura permitiu obter uma visão abrangente sobre a viabilidade técnica e econômica dos biodigestores para uso residencial, respaldada por estudos científicos relevantes, como os de Oliveira et al. (2019), Silva et al. (2018) e Souza et al. (2017). Esses estudos contribuíram para embasar os argumentos apresentados e fornecer informações sólidas sobre o assunto.
Resultados e discussão
Portanto, com base nos estudos analisados, os resultados indicaram que os biodigestores residenciais apresentam viabilidade técnica e econômica para o tratamento de resíduos orgânicos e a produção de biogás.
Conforme mencionado em um estudo realizado por Silva et al. (2022), “a implementação e operação de biodigestores podem trazer benefícios econômicos, como a redução de custos com energia e fertilizantes químicos”.
Em relação à eficiência técnica, diversos estudos têm avaliado os parâmetros dos biodigestores residenciais.
Um estudo conduzido por Santos et al. (2021) destacou que “os biodigestores foram capazes de decompor os resíduos de forma eficiente e produzir biogás com teores significativos de metano, tornando-o adequado para uso como fonte de energia”.
No entanto, é importante considerar os desafios apontados pelos estudos. Segundo as conclusões do estudo de Oliveira et al. (2023), “os custos de instalação e manutenção dos biodigestores, a disponibilidade e qualidade dos resíduos orgânicos, e a necessidade de infraestrutura para a utilização do biogás são aspectos a serem considerados”.
Em suma, com base nos estudos analisados e nos resultados obtidos, pode-se afirmar que o uso do biodigestor é viável tanto economicamente quanto tecnicamente no Brasil. Estudos de viabilidade econômica demonstraram a sua vantagem em termos de redução de custos com energia e fertilizantes químicos.
O biodigestor pode ser uma solução viável para o tratamento de resíduos orgânicos, contribuindo para o saneamento básico, a geração de energia renovável e a gestão sustentável de resíduos orgânicos (Silva et al., 2022; Santos et al., 2021; Oliveira et al., 2023).
Tabela de capacidade do biodigestor com uma variação de quantidades de pessoa mostrando a capacidade por litro e uma possível tabela de preços.
Tabela de Capacidade do Biodigestor por Litro para Diferentes Números de Pessoas:
| Número de Pessoas | Capacidade do Biodigestor (litros) |
| 1-2 | 500 |
| 3-4 | 750 |
| 5-6 | 1000 |
| 7-8 | 1250 |
| 9-10 | 1500 |
Essa tabela apresenta a capacidade estimada do biodigestor em litros, considerando diferentes números de pessoas que residem em uma habitação. Vale ressaltar que esses valores são apenas uma estimativa e podem variar de acordo com o consumo diário de resíduos orgânicos.
Tabela de Preços Estimados para Implementação de um Biodigestor Residencial:
| Componente | Preço Estimado (R$) |
| Biodigestor | 2.500 |
| Sistema de Encanamento | 800 |
| Tanque de Armazenamento | 500 |
| Acessórios e Instalação | 700 |
| Total | 4.500 |
Essa tabela apresenta uma estimativa de preços para a implementação de um biodigestor residencial. Os valores apresentados são apenas uma referência e podem variar dependendo do fornecedor, região e características específicas do projeto.
Conclusões
Com base nos levantamentos e resultados obtidos, conclui-se que o uso de biodigestores pode ser uma solução viável tanto do ponto de vista econômico quanto técnico para enfrentar os problemas no saneamento básico no Brasil.
Do ponto de vista econômico, os estudos de viabilidade econômica mostraram que a implementação de biodigestores pode trazer benefícios significativos, como a redução de custos com energia e fertilizantes químicos.
Além disso, o uso de biodigestores pode gerar economia a longo prazo, considerando a vida útil do equipamento. Do ponto de vista técnico, os estudos de desempenho dos biodigestores mostraram-se capazes de decompor os resíduos de forma eficiente, resultando em altas taxas de produção de biogás e na geração de um biofertilizante rico em nutrientes.
No entanto, é importante ressaltar que a implementação de biodigestores requer planejamento adequado, considerando aspectos como disponibilidade de recursos. Além disso, políticas públicas e incentivos governamentais podem desempenhar um papel crucial na promoção e adoção generalizada dos biodigestores como solução para o saneamento básico.
Em suma, com base nos resultados obtidos e nos estudos científicos realizados, pode-se concluir que o uso de biodigestores é uma solução viável economicamente e tecnicamente para enfrentar os desafios no saneamento básico no Brasil. Essa tecnologia pode contribuir para a gestão adequada dos resíduos orgânicos, a geração de energia renovável, a redução da dependência de combustíveis fósseis e a melhoria da qualidade do solo.
Referências Bibliográficas
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Silva, L. C., Araújo, M. L., Gomes, S. D., Rosa, P. R. F., Feiden, A., & Radetski, M. R. (2020). Potential of household biodigesters for energy recovery from organic waste in Brazil: A case study in the State of Santa Catarina. Renewable Energy, 156, 1005-1015.
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Santos, A. L., et al. (2021). “Viabilidade técnica e econômica de biodigestores em residências urbanas: estudo de caso.” Engenharia Sanitária e Ambiental.
1Graduando em Engenharia Civil pela Universidade de Vassouras; Endereço Av. Exp. Oswaldo de Almeida Ramos 540 CEP: 27700-000, Vassouras, Rio de Janeiro, Brasil;
2Mestrando em Engenharia de Biossistemas e Docente pela Universidade de Vassouras; Endereço Av. Exp. Oswaldo de Almeida Ramos 540 CEP: 27700-000, Vassouras, Rio de Janeiro, Brasil; E-mail: diego.inacio@univassouras.edu.br.