SISTEMA ETE-BIOGÁS COMO ALTERNATIVA AMBIENTALMENTE SUSTENTÁVEL PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E TRATAMENTO DE ESGOTO EM PORTO VELHO, RONDÔNIA: DESAFIOS E PERSPECTIVAS 

WWT-BIOGAS SYSTEM AS AN ENVIRONMENTALLY SUSTAINABLE ALTERNATIVE FOR ELECTRICITY GENERATION AND WASTE WATER TREATMENT IN PORTO VELHO, RONDÔNIA: CHALLENGES AND PERSPECTIVES 

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.11075674

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Álife Boernerges de Oliveira Campos¹
Atanilda Borges de Oliveira Campos² 
Ricardo Teixeira Gregório de Andrade³

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RESUMO 

A busca por tecnologias alternativas para geração de energias renováveis é uma pauta atual é de extrema relevância no cenário político mundial, tendo elevada aplicabilidade no Brasil ao se considerar sua diversidade e abundância de recursos naturais. Entendendo a geração de energia a nível local como elemento essencial para descentralização de poder e recursos, bem como para construção de autonomia de uma sociedade, este trabalho visa apresentar um estudo do sistema ETE-Biogás como alternativa ambientalmente sustentável e viável para a geração elétrica, assim como para a destinação final e tratamento de esgoto sanitário produzido na região de Porto Velho, Rondônia. O objetivo é abordar e apresentar soluções para problemáticas de infraestrutura enfrentadas na capital, que sempre tem sido classificada entre as piores em saneamento básico no Brasil. Para tanto, foi realizado um comparativo com sistemas implantados em cidades do sul e sudeste do país, a fim de compreender os fatores a serem avaliados para a determinação e implementação do sistema mais adequado, considerando as limitações e especificidades climatológicas e culturais da região norte, contribuindo no seu desenvolvimento e melhoria da qualidade de vida de seus habitantes. 

Palavras-chave: Energias Renováveis. Sistema ETE-Biogás. Sustentabilidade Ambiental. Infraestrutura Urbana. 

ABSTRACT 

The pursuit of alternative technologies for renewable energy generation is a current and highly relevant agenda in the global political landscape, with significant relevance in Brazil given its rich diversity and abundance of natural resources. Recognizing local energy generation as a pivotal element for decentralizing power and resources, and fostering societal autonomy, this study aims to present a theoretical-bibliographic examination of the WWT-Biogas plant system as an environmentally sustainable and viable alternative for electricity generation, alongside the final disposal and treatment of sewage in the region Porto Velho, Rondônia. The objective is to address and propose solutions to the infrastructure challenges faced by the capital, which has been ranked among the poorest in basic sanitation in Brazil. To this end, a comparative analysis was conducted with other systems deployed in cities across the southern and south-western regions of the country, seeking to understand the critical factors for determining and implementing the most suitable system, while considering the constraints and unique climatic and cultural characteristics of Brazil’s northern region, contributing to the region’s development and enhancing the quality of life for its residents. 

Keywords: Renewable Energies. WWT-Biogas Plant. Environmental Sustainability. Urban Infrastructure.

1. INTRODUÇÃO 

Os espaços públicos refletem distintas configurações sociais formadas ao longo do tempo, sua compreensão pode ser abordada através de duas dimensões interligadas entre si: a material e a imaterial. Ambientes simbólicos e compartilhados, onde diversidades convergem e interações se desenvolvem, fazendo-os verdadeiros palcos para interpretações e recriações contínuas a partir das vivências cotidianas experimentadas pelas populações.⁴ 

Não obstante, o processo de ocupação da Amazônia Brasileira resulta de uma política oficial de estado para promover integração nacional, que aconteceu de forma acelerada e fortemente associada à exploração predatória em termos ambientais e sociais, exemplo vivo de uma geopolítica que sempre viu essas regiões como grandes periferias do mundo capitalista, fundadas à base de uma relação sociedade-natureza, que Kenneth Boulding nomeou economia de fronteira, partindo de um entendimento no qual a economia e os recursos naturais são percebidos como infinitos.⁵ Tal dinâmica trouxe impactos significativos na constituição desses núcleos urbanos, que aconteceu de forma desordenada, se refletindo também no aprofundamento das desigualdades sociais, visto a propagação de uma cultura de desenvolvimento na região que não oferece infraestrutura planejada para atender as demandas básicas de saneamento para a população, como ficou registrado por Oswaldo Cruz em seu relatório encaminhado em 1910 ao Ministério da Saúde.⁶ 

De maneira análoga, observa-se que essa realidade persiste, visto que Porto Velho tem aparecido de forma recorrente nas piores posições do ranking de saneamento do Instituto Trata Brasil (ITB) desde o ano 2009, chamando atenção para uma necessidade além da investigação: a proposição de soluções para a situação atual que este município enfrenta.⁷ 

Em contrapartida, ao se analisar a questão do acesso à eletricidade no Estado de Rondônia, é possível aferir forte dependência das termelétricas, assim como acontece na maior parte da região norte, mesmo quando Rondônia ocupa um papel estratégico na matriz energética brasileira, tendo em vista as Usinas Hidrelétricas de Jirau e Santo Antônio que juntas têm capacidade instalada de 7.318,3 MW (sete mil trezentos e dezoito vírgula três megawatts)⁸, capazes de abastecer quase 20 milhões de casas das demais regiões do país, enquanto ainda hoje, cerca 100.000 (cem mil) pessoas subsistem sem acesso à energia elétrica no estado, o que reflete a negligência dos entes federativos para com essa população.⁹ 

Considerando esse déficit de infraestrutura, este trabalho visa propor a criação de uma Estação de Tratamento de Esgoto e Usina de Biogás (ETE-Biogás), partindo-se da hipótese que a planta híbrida se trata de uma alternativa viável e ambientalmente sustentável para a geração elétrica distribuída e descentralizada, contribuindo para reduzir a necessidade de expansão do sistema de transmissão e distribuição existente, oferecendo mais estabilidade e autonomia à rede elétrica, com geração próxima ao consumo, bem como, ofertando uma possível solução para a problemática de infraestrutura enfrentada na capital, com a destinação final e tratamento adequado do esgoto sanitário doméstico, considerando especificidades climatológicas e culturais locais, e avaliando seus benefícios socioeconômicos. 

Para tanto, a pesquisa retorna conceitos e dados referentes às características diferenciais do sistema ETE-Biogás, identificando fatores que devem ser considerados na definição dos materiais, metodologias construtivas, composição das etapas, evidenciando aspectos de sustentabilidade, produtividade, desempenho e eficiência energética, que possam vir a contribuir para o desenvolvimento e melhoria da qualidade de vida local. 

2. MATERIAIS E MÉTODOS 

A coleta de dados foi realizada por meio de extensa pesquisa bibliográfica e análise de materiais informativos sobre Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) com unidade de beneficiamento de biogás. Foram abordados métodos de tratamento; produção e tempo de digestão do lodo; vazão de efluentes tratados; capacidade de produção de biogás a partir do volume de sólidos presentes em cada reator Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB); e taxas de remoção de matéria orgânica em cada unidade de tratamento. Isso se deu por meio da análise dos registros operacionais da ETE-Biogás de Franca, e ETE-Biogás de Ouro Verde, sendo complementada por análises laboratoriais das amostras de lodo residual, feitas pela Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR) e Companhia de Saneamento de São Paulo (SABESP), a fim de parametrizar as respectivas metodologias com base nesses resultados e correlacioná-las aos referenciais normativos visando subsidiar a projeção e dimensionamento de uma ETE-Biogás em Porto Velho, delimitando critérios para seu local de implantação, definição do potencial de atendimento e geração elétrica, e viabilizando a sua implementação como possível solução para as problemáticas existentes no município, colocando-o em posição privilegiada no contexto das questões sustentáveis e de mercado de carbono, contribuindo estrategicamente para a mitigação dos impactos ambientais e o avanço da sustentabilidade na região.

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 

3.1. BUSCA POR SOLUÇÕES AMBIENTAIS NO MEIO URBANO 

Após a Revolução Industrial houve considerável aumento da concentração populacional em pequenas áreas, levantando problemáticas de infraestrutura antes inexistentes, tais como o acesso à energia elétrica, o tratamento e disposição final adequada do esgoto doméstico, entre outros aspectos de saneamento básico.¹⁰ 

Esse crescimento populacional desordenado colaborou com o surgimento de uma Londres dotada de sistemas coletivos de saneamento, para tratamento da água e condução dos dejetos a fim de solucionar a crise de saúde pública existente, tornando os avanços para novas tecnologias de instalações sanitárias reais e imprescindíveis.¹¹ Já nos Estados Unidos, entre os anos 1860 e 1870, surge o primeiro sistema separador, usado por mais de um século inclusive no Brasil pelo até então considerado maior engenheiro sanitarista Saturnino de Brito, por se tratar de um tipo de sistema mais proveitoso para as regiões com climas tropicais, visto a diminuição do volume de efluentes e por conseguinte seu custo final de tratamento.¹² 

Entretanto, essa realidade não se refletiu em todo o território nacional, como se pode observar através do relato de 1997, expresso por Bonduki:¹³ 

Quem vive e observa as condições de vida no Brasil urbano defronta-se com uma infinidade de problemas de difícil solução: miséria, violência, degradação ambiental, precariedade habitacional, inexistência de saneamento, péssimo transporte coletivo, trânsito infernal e inseguro. Alguns desses por razões de ordem estrutural, insolúveis ao perdurar políticas econômico-governamentais excludentes, que gera altos índices de desemprego, desigualdade social e desestímulo ao investimento produtivo. 

Já na região amazônica, núcleos urbanos e o meio ambiente natural travam diariamente uma luta tradicional contra os impactos gerados pela presença e ação antrópica, que acontecem sem a correta delimitação de medidas de mitigação ou uso adequado dos recursos naturais disponíveis, algo que se demonstra principalmente pela ausência de sistemas de tratamento sanitário para a devolução dos efluentes produzidos em condições seguras e adequadas de acordo com as exigências do seu padrão de potabilidade;¹⁴resultando assim na contaminação do solo, da água, na escassez de recursos naturais e até mesmo no agravamento das mudanças climáticas, que por si só são mais que suficientes para repensar a busca e uso de fontes alternativas de energia, evitando assim o avanço desses impactos.¹⁵ 

Nas últimas cinco décadas, a tecnologia modificou a maneira como a sociedade processa as informações;¹⁶ mudanças que têm desenvolvido uma sociedade cada vez mais conectada, informatizada e automatizada, possibilitando a quebra de paradigmas, a proposição de novas tecnologias e conscientes sociais úteis para solucionar muitas das problemáticas existentes.¹⁷ Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), em reunião sobre as mudanças climáticas, especialistas mostraram um quadro de iminente aumento de temperatura da terra com as emissões de 37,4 bilhões de toneladas de dióxido de carbono (CO₂) à medida que secas e o aumento da demanda de energia impulsionam o uso de combustíveis fósseis, além de poluentes, como no caso do metano (CO₄) que chega a poluir 21 vezes mais que o CO₂, com possíveis efeitos irreparáveis à natureza e a capacidade de sobrevivência humana.¹⁸ 

Posto isto, observa-se forte tendência no âmbito internacional por uma política pensada e direcionada para conservação e proteção do meio ambiente, expressando comprometimento com o planeta, e com as gerações atuais e futuras, algo manifesto por meio dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) que estabeleceram dinâmicas indispensáveis para direcionar os processos de tomada de decisão e busca por novas tecnologias para atender os requisitos normativos socioambientais. 

3.2. ENERGIA ELÉTRICA E MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA 

A palavra energia, deriva da palavra grega energeia (ἐνέργεια) sendo interpretada e traduzida como “situação de trabalho” ou como algo que realiza “ação, trabalho ou ato”.¹⁹ É um dos conceitos mais abstratos da física, pois energia e matéria são consideradas equivalentes, formando tudo o que é conhecido. Nos processos observados na natureza a energia está sempre se transformando, e a energia elétrica se origina da diferença de potencial elétrico (DDP) entre dois pontos, sendo obtida por meio de termelétricas, hidrelétricas, usinas eólicas, termonucleares, pela energia cinética, etc. podendo ser gerada, transportada e distribuída com facilidade para ser convertida em outras formas de energia úteis ao homem, como a mecânica, térmica, luminosa, química, através de dispositivos elétricos específicos, tais como: motores, resistores, lâmpadas, baterias, entre outros com finalidades diversas.²⁰ 

No Brasil, a constituição da matriz energética é majoritariamente baseada em fontes renováveis, conforme pode ser observado por meio dos dados apresentados na Figura 1, onde a potência total da matriz não inclui as importações, adicionando nos valores de potência instalada as mini e microgeração distribuídas associadas a cada fonte.²¹ Entretanto, é válido ressaltar que ser renovável não significa necessariamente que seja sustentável, uma vez que deve-se avaliar todos os aspectos e impactos ambientais decorrentes da implantação de um sistema gerador de energia, que influem também no montante de energia incorporada.²² 

Figura 1 – Infográfico da Matriz Energética Brasileira no Ano de 2023

Fonte: NERIS, 2023. 

Portanto, mais que buscar o aumento da eficiência dos sistemas geradores de energia existentes, faz-se necessário a diversificação de suas fontes e a ampliação do suprimento energético, permitindo o avanço do desenvolvimento econômico e social brasileiro. Neste contexto, este trabalho busca apresentar a ETE-Biogás como uma alternativa capaz de suprir estas necessidades numa escala local, reduzindo a emissão de poluentes atmosféricos, com pouca ou nenhuma geração de impacto ambiental negativo, solucionando concomitantemente problemáticas relativas ao esgotamento sanitário, amplamente existentes nos municípios da região norte, que contam com baixa oferta dessas infraestruturas para suas populações. 

3.3. TIPOS DE ESGOTO E CARACTERÍSTICAS 

Conforme estabelece a NBR 9648/1986, os esgotos são classificados em quatro tipos, de acordo com a sua origem:²³ 1. Esgoto sanitário, entendido como o despejo líquido constituído de esgoto doméstico, industrial, água de infiltração e contribuição pluvial com contaminação parasitária; 2. Esgoto pluvial, formado a partir da coleta de águas da chuva por soluções domésticas, sarjetas e bocas de lobo, dentre outras soluções, que as escoam para bueiros e galerias até arroios ou ainda pelo simples escoamento superficial originado das intempéries; 3. Esgoto industrial, caracterizado de acordo com a natureza da atividade e do empreendimento em questão, somada às vazões típicas de esgoto doméstico originado nas unidades sanitárias de suas instalações, conforme a população estimada para o imóvel; e 4. Esgoto doméstico, definido como o despejo líquido resultante do uso da água de higiene e necessidades fisiológicas humanas, constitui-se de fezes, alimentos não digeridos, gorduras, sais e microrganismos, oriundos principalmente de instalações residenciais como banheiro, cozinhas e lavanderias, mas que também podem vir de comércios ou instituições. 

De forma generalista, as características são definidas através de parâmetros físicos, químicos e biológicos, tendo como principais aspectos físicos a matéria sólida, temperatura, odor, cor, turbidez e variação de vazão.²⁴ Ainda, possui gases dissolvidos em concentrações variáveis, sendo estes o oxigênio (O₂) presente na água em período anterior à sua diluição no esgoto; o gás carbônico (CO₂) resultante da decomposição da matéria orgânica; nitrogênio (N); gás sulfídrico (H₂S); e o metano (CH₄), além de possuir uma variedade de microrganismos que podem ser causadores de doenças patogênicas prejudiciais ao homem ou colaboradores no processo de tratamento, sendo inclusive fundamentais para a correta depuração dos resíduos.²⁵ Cerca de 99,9% de seu conteúdo é constituído de água, enquanto a fração na ordem de 0,1% restante inclui os microrganismos, sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e dissolvidos, que levam à necessidade de tratamento do volume total do esgoto.²⁶ 

3.4. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE) NO BRASIL 

Segundo a Companhia Catarinense de Águas e Saneamento (CASAN), a ETE é uma unidade operacional, que através de processos físicos, químicos ou biológicos removem as cargas de poluentes do esgoto, deixando-o em conformidade com os padrões exigidos pela legislação ambiental.²⁷ Normalmente é constituída por quatro partes: 1. Tanque séptico; 2. Tanque de microalgas; 3. Filtro anaeróbio; e 4. Wetlands, podendo, se necessário, ser antecedido por caixa de gordura em sistemas menores, mas obrigatoriamente intercalado por caixas de inspeção para permitir acesso/manutenção ao longo de todo o percurso do sistema.²⁸ Numa escala maior, deve ainda envolver a detenção dos materiais maiores, como os galhos e objetos, por meio de sistemas de gradeamento com malhas de diferentes espaçamentos em níveis diferentes, seguido por caixas de areia para retirada de sólidos granulares, evitando que os detritos venham comprometer a integridade dos diversos aparatos existentes no sistema.²⁹ 

A partir da década de 1990, mudanças na legislação do saneamento influenciaram na difusão do sistema ETE, como principal e mais predominante forma de se obter um tratamento efetivo dos efluentes produzidos em condomínios, residenciais e/ou conjuntos habitacionais, colaborando na difusão de práticas de preservação e conservação dos recursos naturais circunvizinhos, principalmente no que diz respeito aos recursos hídricos, uma vez que a alteração de seu enquadramento, culminaria no comprometimento de seu uso.³⁰ 

3.5. HISTÓRICO DO BIOGÁS E SEU APROVEITAMENTO ENERGÉTICO 

A biodigestão é um processo natural decorrente da ação de bactérias anaeróbias, que atuam na ausência de oxigênio para a decomposição de matéria orgânica em diversas outras substâncias químicas.³¹ O primeiro registro de sua descoberta se deu no ano de 1667, período em que ficou conhecido como gás dos pântanos ou fogo fátuo, entretanto, se tornou reprodutível a partir de 1859, conforme experimento realizado por Ulysses Gayon, que se resumia na fermentação de uma mistura de estrume e água à 35 °C, com a qual obteve 100 litros de biogás a cada m³ do substrato. Este por sua vez era aluno de Louis Pasteur, o qual ao apresentar o trabalho à Academia das Ciências já antevia sua utilidade como fonte de aquecimento e iluminação;³² algo que só veio a realidade em 1895, na cidade de Exter, na Inglaterra, onde foi utilizado para iluminação de algumas vias públicas. 

Já nas décadas de 1950 e 1960, a abundância de outras fontes de energia desencorajou o uso do biogás na maioria dos países desenvolvidos, persistindo somente na China e na Índia, onde desempenhou papéis importantes em pequenos e isolados aglomerados populacionais rurais, como energia de cozimento, iluminação e biofertilizantes que permanecem populares até hoje.³³ Posteriormente, até a década de 1970, o gás metano dos biodigestores anaeróbios e de outros processos industriais ficou considerado apenas como um subproduto, passando a ser visto com novos olhares a partir da crise energética daqueles anos, que resultaram em inúmeras pesquisas para o seu aproveitamento energético, bem como, para a redução do uso e dependência de recursos naturais não renováveis.³⁴ 

De forma similar, o interesse pelo biogás no Brasil se intensificou nas décadas de 1970 e 1980, especialmente como uma destinação final para os efluentes gerados nas fazendas de suinocultura, gerando produção de energia para essas propriedades afastadas dos centros urbanos, produzindo biofertilizantes para uso nas lavouras e mitigando impactos ambientais decorrentes de suas atividades.³⁵ O objetivo dessa iniciativa promovida pelo governo era diminuir também a dependência desses produtores na aquisição de adubos químicos, além do fornecimento de energia térmica para usos diversos, entretanto, a falta de manutenção acabou levando a maior parte desses sistemas implantados à desativação, fazendo com que o biogás só voltasse a ser discutido novamente a partir da década de 1990, motivado pela possibilidade de inserção das usinas anaeróbias no mercado de carbono internacional, que até então havia sido recém implantado como forma de compensação das nações industrializadas aos países do sul global, para implementação de políticas de preservação e conservação do meio ambiente.³⁶ 

Atualmente, essa tecnologia voltou a ser uma opção relevante com a publicação da Instrução Normativa – IN 390/2009 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), cujo escopo principal estabelece a regulamentação da Geração Distribuída com Biogás no Brasil (GDB), permitindo que fontes geradoras locais (descentralizadas) sejam ligadas às redes de distribuição de energia, complementando o sistema convencional.³⁷ 

3.6. ASPECTOS SOCIOAMBIENTAIS DA AUSÊNCIA DE SANEAMENTO 

Segundo o Instituto Trata Brasil, é possível relacionar casos de diarreia em crianças menores de 05 anos, como principal motivo da alta taxa de mortalidade infantil, visto que acontecem principalmente em áreas carentes em saneamento.³⁸ Ainda, o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), estima que 65% dos casos de internação de menores de 10 anos decorrem da falta de saneamento, sendo que 18% destes estão associados a um baixo desempenho escolar, destacando uma consequência macroestrutural desse déficit. Outro aspecto relevante diz respeito à saúde pública do ponto de vista de gestão dos recursos públicos, haja visto o novo levantamento feito pela Organização Mundial da Saúde (OMS) em 2023, o qual obteve a relação de que a cada R$1,00 (um real) aportado em saneamento básico, deixa-se de gastar R$ 4,20 (quatro reais e vinte centavos) em ações de remediação.³⁹ 

Dessa forma, é mais que justificável a proposição da usina seguindo a tipologia ETE-Biogás, visto que contribui de forma multidisciplinar tanto nas questões de saneamento, quanto na geração de energia distribuída, diminuindo custos operacionais tradicionais. 

3.7. UNIDADES REFERENCIAIS DE SISTEMAS ETE-BIOGÁS 

3.7.1. ETE-Biogás de Franca 

Implantada em 1998 na cidade de Franca, São Paulo, foi idealizada inicialmente como uma ETE, ocupando uma área de 20 hectares, que se destaca por sua infraestrutura, eficácia e capacidade de funcionamento.⁴⁰ A ideia da SABESP ao assumir o saneamento do município a partir do ano de 1977, era solucionar a deficiência existente, visto que até então o abastecimento não era regular, atingindo apenas 70% dos imóveis; metade da população não tinha coleta de esgoto e ainda não havia tratamento para o volume que era coletado. Essa visão de desenvolvimento e investimento permitiu a universalização do saneamento básico na cidade, fazendo-a ocupar a primeira posição no ranking de saneamento do ITB, tornando-a referência em tecnologia e qualidade na prestação de serviços, além de virar palco de diversas ações de caráter educacional para cursos de graduação e pós-graduação pelo país.⁴¹ 

Figura 2 – Etapas de Tratamento e Processo de Beneficiamento de Biogás – ETE-Biogás de Franca

Fonte: Adaptação SABESP, 2023. 

Entretanto, o sistema de beneficiamento do biogás, é resultado de uma parceria realizada em 2018, com o Instituto Fraunhofer – IGB de Stuttgart na Alemanha, conhecido por transformar os esgotos sanitários em energia; combustível para frota de ônibus e veículos leves; adubo para reflorestamento e biofertilizantes; gerando benefícios econômicos e contribuindo na preservação meio ambiente como um todo. A SABESP recebeu do instituto a doação de todos os equipamentos necessários à implantação do sistema, o qual também forneceu assistência técnica especializada, cabendo a esta a adequação da infraestrutura para instalação dos equipamentos, conforme a configuração apresentada na Figura 2, além do pagamento das taxas de importação e licenciamento com os respectivos órgãos reguladores.⁴² O custo de implantação do projeto ficou estimado em R$7.377.639,46, valor já defasado para 2024, provenientes de investimentos externos e do Ministério do Meio Ambiente (MMA).⁴³ 

Quanto às questões qualitativas do sistema, este apresenta em resultados de análises, dados de vazão e caracterização do biogás dos digestores da ETE, medindo as concentrações respectivas de CH4, CO2, que variam de 70% a 75% e 25% a 30%; e H₂S, mantido abaixo de 50 ppm, permitindo o tratamento do efluente residual com carvão ativado, dispensando um tratamento prévio para a sua remoção; siloxanos e halogenados validados em norma. A sua capacidade de produção é de 2880 Nm³/dia de biogás (120 Nm³/h), tem o potencial de tratamento estimado em 470 L/s de esgoto, com produção de concentração mínima de 60% de metano no biogás, mas hoje a usina produz 1.700 Nm³/dia de biometano (70,83 Nm³/h), com um teor de 97%, que pode ser comparado ao rendimento de 1.700 litros de combustível por dia, sendo, todavia, renovável e de baixa emissão de carbono, reduzindo também a emissão de poluentes, como os óxidos de enxofre (SOx), óxidos de nitrogênio (NOx), entre outros.⁴⁴ 

3.8. ETE-Biogás de Ouro Verde 

Implantada no ano de 1997 como um campo experimental de 7.186,19 m², criado e mantido pela SANEPAR, em Foz do Iguaçu, Paraná, a unidade de Ouro Verde foi a primeira usina brasileira de geração distribuída de energia elétrica movida a biogás oriundo do tratamento anaeróbio de esgoto doméstico a ser cadastrada junto a ANEEL, sendo também a primeira no país a aderir ao sistema de compensação de energia elétrica preconizado pelas Resoluções Normativas da ANEEL nº 482/12 e 687/15, como uma unidade microgeradora.⁴⁵ 

Figura 3 – Visão do Reator RALF da ETE-Biogás de Ouro Verde

Fonte: AEN, 2023. 

Opera desde sua fundação com o potencial de atendimento de até 35.000 habitantes, tratando até 70L/s de esgoto doméstico, por meio das etapas gradeamento e desarenação para a remoção de sólidos grosseiros, e pela etapa de degradação biológica no Reator Anaeróbio de Lodo Fluidizado (RALF), seguindo princípios de funcionamento semelhante ao tipo UASB, com obtendo produção média de 50 Nm³/dia de biogás, com teor médio de 75% de metano. Considerando o valor nominal de calor de combustão do biogás em kJ/m³, a eficiência média de conversão do biogás em energia elétrica é de até 3,6 MWh/mês, que após o autoconsumo de 0,8 MWh/mês, disponibiliza um excedente de energia aproximado de 2,8 MWh/mês.⁴⁶ 

Remove aproximadamente 75% da matéria orgânica, produzindo anualmente cerca de 20 toneladas de lodo, que depois de higienizado fica apto para uso em reflorestamento ou até mesmo na agricultura, contribuindo na redução de emissões de gases de efeito estufa, contaminação do solo e dos recursos hídricos, além de agregar valor econômico e social ao subproduto. Ainda, é válido mencionar que o sistema permite a sustentabilidade econômica da ETE, reduzindo custos com energia e gerando receita com a venda de excedentes.⁴⁷ 

Segundo o Eng. Felipe Owczarzak, responsável pela unidade, não há informações sobre os custos de implantação do projeto, visto a inexistência de documentos digitalizados da época (1997). Ainda, ressaltou que por se tratarem de tanques em concreto, não custam muito, sendo de fácil replicação por não dependerem de um “agente externo” para a sua viabilidade. Entretanto, infiltrações de águas pluviais e a corrosão das estruturas devido ao ácido sulfúrico (H₂SO₄) presente nos efluentes, somadas às temperaturas predominantemente baixas da região, resultam na diminuição do potencial anaeróbio afetando a produção final do biogás. 

No ano de 2023 a ETE-Biogás recebeu o prêmio de melhor estação sustentável de saneamento do país, consolidando-a como principal referência para pesquisas e implantação;⁴⁸ com alto potencial de replicação para as mais de 4 mil estações de tratamento existentes em território nacional, visto que apenas 11 dessas fazem a recuperação energética do biogás.⁴⁹ 

4. IMPLANTAÇÃO DE UNIDADE ETE-BIOGÁS EM PORTO VELHO

4.1. CARACTERÍSTICAS GERAIS DO MUNICÍPIO 

Porto Velho, possui área de 34.090,95 km², sendo a única e mais extensa capital estadual do país a fazer fronteira com outra nação, superando estados como Alagoas e Sergipe, além de países inteiros como Bélgica e Israel. Possui população total estimada em 460.434 habitantes, levantado no censo demográfico de 2022, sendo o município mais populoso do estado e o 4º mais populoso da Região Norte.⁵⁰ Seu clima é classificado como predominantemente equatorial quente e úmido com três meses secos, conforme expresso no trabalho Climatologia das Chuvas, o qual analisou e tabulou dados do período de 1981-2011, referente às dezoito estações pluviométricas situadas no extremo noroeste do estado.⁵¹ 

Segundo informações fornecidas pela Prefeitura de Porto Velho, a Companhia de Águas e Esgotos do Estado de Rondônia (CAERD) é responsável pelos serviços relativos aos quatro eixos do saneamento no município desde 2009, entretanto, nunca cumpriu com sua contrapartida contratual, mantendo o município entre os piores do país desde então.⁵² Hoje Porto Velho ocupa a posição de pior cidade do ranking do saneamento 2024, atendendo 41,8% da população com acesso à água potável e 9,9% com coleta de esgoto, dos quais apenas 1,7% é efetivamente tratado por sistemas independentes; revelando a grave precariedade enfrentada, pela falta de gestão e baixo investimento em saneamento, correspondentes ao valor per capita de R$37,47, que foge à média nacional de R$110,55, distanciando-se definitivamente do patamar de R$231,09, estabelecido como meta no Plano Nacional de Saneamento Básico (PLANSAB), para universalização dos serviços de saneamento até o ano de 2033.⁵³ 

4.2. LOCAL DE IMPLANTAÇÃO 

Localizada no bairro nacional, região residencial de baixa densidade, próximo à zona portuária e empresas de transportes terrestres, abrange uma área de 231.169,91m² (Figura 4) suficientes à criação de uma unidade ETE-Biogás capaz de atender parcela substancial das demandas do município; conta com vias de acesso recém asfaltadas, e situa-se próximo à subestação Rio Madeira, facilitando uma possível integração da usina à rede elétrica local. 

Possui linhas de transporte público próprias, possibilitando a integração das instalações às comunidades circunvizinhas e de outras regiões da cidade, visando também o aproveitamento da edificação em atividades socioeducacionais e ambientais. Destaca-se ainda a criação de bosque acessível à comunidade para caminhadas, equipado com academia ao ar livre, área de recreação infantil, jardins drenantes e lago com peixes formados a partir da água proveniente da estação, visando elucidar a eficácia do tratamento proposto. Considerou-se ainda fatores como a disponibilidade e proximidade com a matéria-prima (esgoto doméstico), visando garantir sua viabilidade econômica e de projeto, assim como a sua continuidade como um elemento final e integrado às possíveis mudanças decorrentes da implementação de um Novo Projeto de Aceleração do Crescimento (PAC), como a conexão com sistema de coleta. 

Ainda, por sua proximidade com o próprio Rio Madeira, manancial de Classe II, destinado ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional, recreação, irrigação e aquicultura, pode-se garantir maior economia na devolução dos efluentes ao rio. 

4.3. USO DO SOLO E ÁREA DE INFLUÊNCIA DO PROJETO 

O lote se encontra no perímetro da Zona de Interesse Ambiental (ZIA) do município, que de acordo com a Resolução CONAMA 369/06 dispõe seu uso para casos excepcionais em de utilidade pública, interesse social e de baixo impacto ambiental, possibilitando assim a intervenção ou até mesmo a supressão de vegetação das áreas de preservação permanente, se necessário. Tal locação se deu visando atender inicialmente os bairros no raio de 2.666 km, que incluem: Nacional, Costa e Silva, São João Bosco, São Sebastião, Pedrinhas e Panair. 

Figura 5 – Área de Abrangência do Projeto

 

Fonte: Autora, 2017.

4.4. DEFINIÇÃO DOS ELEMENTOS CONSTRUTIVOS 

Os sistemas construtivos devem ser definidos para atender os requisitos dos usuários, das características do entorno, a forma que os agentes externos atuam sob a edificação, com base na disponibilidade de materiais, equipamentos e mão de obra, dentre outros a seguir:⁵⁴ 

Tabela 2 – Três Eixos Mínimos para Avaliação e Definição dos Sistemas Construtivos 

Fonte: Adaptação ABNT. NBR 15575-1, 2013. 

Considerando as possíveis falhas de desempenho, o grau de facilidade de manutenção e reparos, e os custos diretos e indiretos para as correções, os materiais constituintes do sistema devem estar parametrizados com as condições mínimas de vida útil de projeto (VUP), estabelecidas na Tabela 3, que foi criada especificamente para auxiliar os projetistas na definição dos elementos que constituem cada um dos sistemas e subsistemas de edifícios.⁵⁵ 

Tabela 3 – Vida Útil Mínima em Anos a Ser Estabelecida Pelo Projetista

Fonte: Adaptação ABNT. NBR 15575-1, 2013. 

Ainda, considerando aspectos de conforto ambiental nas regiões de maior incidência solar e baixa amplitude térmica, como é o caso de Rondônia, urge-se a observância de algumas diretrizes construtivas como: tamanho das aberturas de ventilação; proteção das aberturas; transmitância térmica, atraso térmico e fator solar das vedações externas, assim como as estratégias de condicionamento térmico passivo, visando a composição de projetos mais eficientes do ponto de vista energético.⁵⁶ 

No Brasil, adotou-se uma carta bioclimática (ver Figura 6 e Tabela 4), adaptada a partir da sugerida por Givoni, definindo estratégias a serem adotadas em função das médias de umidade e médias das temperaturas mínimas e máximas anuais de cada um dos 330 pontos referenciais do território brasileiro, sendo adotado para Porto Velho as estratégias FIJK. 

4.5. TIPOLOGIA DO ESGOTO, VAZÃO ESTIMADA E LOGÍSTICA 

Considerando a realidade socioeconômica local e a ausência de serviços públicos de coleta e tratamento, a maioria dos efluentes gerados são destinados às fossas rudimentares (negras), com a minoria de soluções adequadas aos normativos, caracterizando em efluentes de esgoto doméstico, constituído de águas servidas, limpeza do imóvel, sistema de descarga de banheiros, higienização pessoal, preparação de alimentos, dentre outros, acrescido das possíveis contribuições relativas às águas de infiltração e seus valores correspondentes. 

Estimou-se a geração de efluentes de 150L/hab.dia, com base nos padrões de consumo da água, tipologia dos imóveis da região, dentre outros critérios referenciais descritos na ABNT NBR 7229/1993.⁵⁷ A população obtida para a área de abrangência foi de 32.718, conforme compêndios do GeoPortal PMPV segundo censo demográfico de 2010;⁵⁸ que atualizado a partir da projeção de crescimento populacional contida no Plano Municipal de Saneamento Básico (PMSB) de Porto Velho, obteve-se a estimativa de 41.977 habitantes. Entretanto, visto a área disponível no lote de implantação, optou-se pela capacidade de atendimento de 100% da população projetada para 2034, totalizando 565.632 contribuintes. 

Ressalta-se, que é necessário a criação de cooperação entre prefeitura e empresas que já prestam esse serviço de coleta na região, para efetivar “logística reversa” do material até a usina, visto a ausência de rede coletora. Ainda, menciona-se a possibilidade criação de posto de biogás no local para abastecimento desses caminhões, pensando em autoconsumo e sustentabilidade financeira da unidade, além da exploração de venda para uso em veículos leves, ônibus de transporte público, veículos de cargas que transitam no local, entre outros. 

4.6. DEFINIÇÃO DE ETAPAS DE TRATAMENTO E DIMENSIONAMENTO 

Os efluentes originados em processos de tratamento têm duas destinações possíveis, a reutilização ou disposição final em corpos hídricos ou solo. Uma série de legislações ambientais, critérios e políticas procuram influir tanto na seleção desses locais de descarga quanto no nível de tratamento exigido para garantir o mínimo de impactos ambientais provocados pela disposição final desses efluentes. Visando o atendimento desses requisitos, foi definido um fluxograma dos componentes mínimos necessários à implantação da unidade ETE-Biogás de Porto Velho, conforme descrito na Figura 7. 

Figura 7 – Fluxograma de Processos Proposto para ETE-Biogás de Porto Velho

 

Fonte: Autor, 2024. 

Sendo assim, a capacidade de tratamento do reator tipo UASB envolve diversos parâmetros e considerações delimitadas anteriormente neste trabalho, tendo aplicação efetiva conforme dispõe o memorial da Tabela 5. Com esse volume total calculado, pode-se estabelecer quantidades de reatores e dimensões, respeitando uma relação altura/diâmetro de 4:1 a 5:1 de acordo com a necessidade e espaço disponível no local de implantação. 

Tabela 5 – Memorial de Cálculo Demanda Orgânica Diária e Volume Mínimo do Reator

Fonte: Autor, 2024. 

Dessa forma, adotou-se que cada reator terá diâmetro igual a 20,00m, com área real de seção transversal igual à 314,16 m², obtida através da expressão A = (π x D²)/4. Adotando-se a relação altura/diâmetro de 4:1, cada unidade deverá ter a altura útil máxima de 5,00m, resultando no volume final unitário de 1.570,80m³, fazendo-se necessário a construção de 8 reatores nas dimensões especificadas para obter capacidade de 12.566,40m³ que atende com sobra o V_MÍN calculado para a população projetada do município até o ano de 2034, conforme estabelece seu PMSB, possibilitando a universalização do tratamento de esgoto produzido. 

No consolidado a seguir (Quadro 1), seguem os dados comparativos à respeito do levantamento sobre as unidades referenciais apresentadas ao longo do trabalho, assim como as informações geradas para a proposta de atendimento das demandas de Porto Velho: 

Quadro 1 – Comparativo de Informações entre Unidades ETE-Biogás 

Fonte: Autor, 2024. 

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 

A partir das informações coletadas nos referenciais bibliográficos e normativos, pôde-se apresentar um panorama abrangente das questões sanitárias e energéticas no município, estado e região, possibilitando também a percepção dos principais benefícios relativos ao sistema ETE-Biogás, visto os dados apresentados sobre as unidades de Franca e Ouro Verde que subsidiaram informações relevantes para a definição de critérios de locação da planta, levantamento das características sobre o seu possível local de implantação, delimitação da capacidade de atendimento e potencial de geração de energia, em consonância com os objetivos propostos no trabalho. Ainda, foram abordadas questões relativas à escolha do sistema construtivo, visando garantir a compreensão de aspectos essenciais para a qualidade, desempenho e sustentabilidade das edificações, pois afetam diretamente suas estruturas e instalações, podendo onerar ou minimizar seus custos de execução e manutenção, influindo na vida útil e viabilidade financeira do empreendimento, corroborando concomitantemente com a redução na demanda por recursos naturais decorrentes de novas construções ou reformas, trazendo à tona a importância da escolha integrada de materiais, sistemas e processos construtivos, como meio de se atingir qualidade e conforto ambiental. Destaca-se ainda a problemática enfrentada no município como uma questão de gestão, fazendo-se necessário a adoção de uma postura proativa e concreta do poder público alinhados com as demandas da sociedade, pois somente a criação de normas e metas não resolverá os problemas de saneamento básico. Isto posto, parte-se do princípio que toda escolha é um ato político, portanto, escolher ter consciência ecológica é, sobretudo, ser político, algo tangível através da escolha de uma administração séria e comprometida, que busque implementar ferramentas de planejamento para garantir exequibilidade dos projetos, racionalizando os processos produtivos da máquina pública para uma maior eficiência na alocação dos recursos, garantindo assim condições favoráveis ao desenvolvimento do município num contexto necessário de uma significativa diminuição dos impactos ambientais. Dessa forma, conclui-se que a unidade proposta se mostrou exequível, com potencial de contrapartidas socioambientais e econômicas indispensáveis para o município, viabilizando o seu emprego como uma solução determinante para as deficiências estruturais enfrentadas, promovendo preceitos de responsabilidade social e de conservação ambiental. 

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³³Idem. Ibidem. 
³⁴COSTA, D. F. Geração de energia elétrica a partir do biogás de tratamento de esgoto. Dissertação (Mestrado em Energia) – Programa Interunidades de Pós Graduação em Energia, Universidade de São Paulo, São Paulo-SP, 194p. 2006. Disponível em: https://cetesb.sp.gov.br/wp-content/uploads/sites/3/2014/01/costa.pdf Acesso em: 15 abr. 2024. 
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⁴⁰SABESP – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo. Estação de Tratamento de esgoto de Franca é sinônimo de eficiência e qualidade. 2012. Disponível em: http://site.sabesp.com.br/site/imprensa/ noticias-detalhe.aspx?secaoId=65&id=4025 Acesso em: 13 abr. 2013; 
⁴¹ SABESP – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo. A história da água e do esgoto na cidade com o melhor saneamento do Brasil. 2017. Disponível em: http://site.sabesp.com.br/site/imprensa/ noticiasdetalhe.aspx?secaoId=65&id=7385. Acesso em: 16 abr. 2024.
⁴²SABESP – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo. Sistema de beneficiamento de biogás ETE de Franca. 2023. Disponível em: https://site.sabesp.com.br/site/uploads/file/Folhetos%20Fitabes/Folder %20Biometano%20maio%202023.pdf Acesso em: 16 abr. 2024. 
⁴³MIKI, R. E. et al.. Produção de biometano de biogás de estação de tratamento de esgoto: implantação do projeto e resultados preliminares. 30º Congresso ABES, 2019, Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Franca, São Paulo-SP. SABESP. Artigo. 2019. Págs. 13; 
⁴⁴Idem. Ibidem.
⁴⁵AEN – Agência Estadual de Notícias do Governo do Estado do Paraná. Estação de tratamento de Foz do Iguaçu é premiada como melhor planta de saneamento do País. 2023. Disponível em: https://www.aen.pr.gov.br/Noticia/Estacao-de-tratamento-de-Foz-do-Iguacu-e-premiada-como-melhor-planta-de saneamento-do-Pais Acesso em: 12 abr. 2024. 
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⁴⁷Idem. Ibidem. 
⁴⁸SANEPAR – Companhia de Saneamento do Paraná. ETE Ouro Verde é premiada como a melhor estação sustentável de saneamento do país. 20 abr. 2023. Disponível em: https://site.sanepar.com.br/noticias/ete-ouro verde-e-premiada-como-melhor-estacao-sustentavel-de-saneamento-do-pais Acesso em: 18 abr. 2024.
⁴⁹SANEPAR – Companhia de Saneamento do Paraná. Sanepar é destaque em evento nacional sobre biogás 19 mar. 2024. Disponível em: https://site.sanepar.com.br/noticias/sanepar-e-destaque-em-evento-nacional-sobre biogas Acesso em: 18 abr. 2024. 
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⁵²COMDECOM – Coordenadoria Municipal de Comunicação. Caerd é responsável pelo serviço em PVH desde 2009, mas nunca cumpriu as metas do contrato. 31 jan. 2020. Disponível em: https://www.portovelho. ro.gov.br/artigo/27408/saneamento-basico-caerd-e-responsavel-pelo-servico-em-pvh-desde-2009-mas-nunca-cu mpriu-as-metas-do-contrato Acesso em: 18 abr. 2024. 
⁵³INSTITUTO TRATA BRASIL. Pior cidade do Ranking do Saneamento 2024 é uma capital da região Norte. 2024. Disponível em: https://tratabrasil.org.br/porto-velho-ranking-do-saneamento-capital/ Acesso em: 18 abr. 2024. 
⁵⁴ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575: Edificações habitacionais – Desempenho. Rio de Janeiro, 2013. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5660736/mod_fol der/content/0/NBR%2015575/NBR15575-1.pdf?forcedownload=1 Acesso em: 19 abr. 2023.
⁵⁵Idem. Ibidem. 
⁵⁶Idem. Ibidem. 
⁵⁷ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7229: Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos. Rio de Janeiro, 1993. Disponível em: https://pt.scribd.com/document/36057 9346/NBR-7229-Tanques-septicos-pdf Acesso: 19 abr 2024.
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¹Discente de Pós-Graduação Lato Sensu em Gestão Ambiental. E-mail: alifecampos@gmail.com. Artigo apresentado ao Instituto Federal de Rondônia – IFRO, para obtenção do título Esp. em Gestão Ambiental, 2024.
²Discente de Pós-Graduação Lato Sensu em Gestão Ambiental. E-mail: atanildaborges@gmail.com. Artigo apresentado ao Instituto Federal de Rondônia – IFRO, para obtenção do título Esp. em Gestão Ambiental, 2024.
³Prof. Orientador Doutor. Professor e Coordenador do curso de Pós-Graduação Lato sensu em Gestão Ambiental. E-mail: ricardo.andrade@ifro.edu.br.