Avaliação de retorno financeiro de um biogestor com características pré-estabelecidas para dejetos suínos

Abstract

Resumo: Os resíduos da suinocultura podem ser usados na produção de energia renovável através do biogás após o tratamento apropriado dos efluentes para a produção de biofertilizante. Contudo, no Brasil, terceiro maior produtor de suínos do mundo, este recurso é normalmente desperdiçado. Este trabalho buscou identificar as circunstâncias necessárias para garantir um aproveitamento economicamente rentável dos resíduos da indústria suinícola. As condições ótimas do processo de digestão anaeróbica foram identificadas e utilizadas para estimativa da produção de biogás. O presente estudo foi feito a partir de um orçamento real de uma empresa especializada em construção de biodigestores. Foram projetados fluxos de caixa para quatro cenários de diferentes dimensões: 20, 30, 40 e 50 t/d de resíduos suínos (mistura de fezes e urina). O método utilizado conta com os indicadores Taxa Interna de Retorno (TIR), Valor Presente Líquido (VPL), Payback (PB) e Custo Nivelado de Eletricidade (LCOE). Se evidencia a importância de um tanque de fermentação semiesférico e da instalação de equipamentos que possibilitem o controle de abastecimento do reator, manutenção da temperatura e homogeneidade do substrato. Dentre os resultados se destacam; o aproveitamento de 81% do potencial de produção de gás metano, o retorno financeiro de 87% ou R$ 570.000 em 5 anos para o cenário com produção de resíduos de 50 t/d e o LCOE médio entre os cenários de 0,18 R$/kWh, assim como a rentabilidade satisfatória para o investidor em 5 e 10 anos a partir de, respectivamente, 31 e 25 t/d. Com este trabalho se produziu uma planilha de cálculo configurável para uso de investidores e operadores. Ela calcula a rentabilidade e viabilidade de projetos de biodigestão de resíduos suínos de diferentes portes. Os resultados do estudo mostram que o tratamento anaeróbico é uma alternativa efetiva e que o projeto orçado é interessante para produtores de 4.800 a 9.800 animais - porte compatível com 20% da indústria brasileira e paranaense. Palavras-chave: Biogás. Geração de energia descentralizada. Comparação Brasil e Alemanha.

Abstract: The residues from pig breeding can be used to produce renewable energy in the form of biogas, proper waste treatment and organic fertilizer production. However, in Brazil, the world's third largest pig producer, this resource is generally not used. The aim of this work was to identify the conditions necessary to ensure the economic use of the residues occurring in the pig industry. Optimized process conditions for the anaerobic treatment of residues from pig breeding were identified and used to estimate biogas production. The present study was prepared based on a real offer of a company specializing in biogas plants. Cash flows for four scenarios of different sizes were generated: 20, 30, 40 and 50 t/d of animal waste production. The method used is based on the indicators Internal Rate of Return (TIR), Net Present Value (VPL), Payback (PB) and Levelized Cost of Electricity (LCOE). The importance of a hemispherical reactor for anaerobic treatment and the installation of measuring instruments to control the reactor inlet by maintaining a constant temperature and homogeneity of the substrate have been demonstrated. Among the results, the following values are to be highlighted: the explotation of 81% of the potential methane production, the financial return of 87% or R$ 570,000 in 5 years for the scenario with 50 t/d waste production and the average LCOE under the scenarios with R$ 0.18/kWh as well as a satisfactory return for the investor in 5 and 10 years, respectively with 31 and 25 t/d. With this work a configurable spreadsheet was created which is to be used by investors and operators. The profitability of fermentation plants for different quantities of residues from the pig industry is thus calculated. The result of the work shows that biological anaerobic treatment is an effective alternative and that the budgeted project is interesting for farms with 4,800 to 9,800 animals. This corresponds to a number of producers that represents 20% of the pig industry in Brazil and also in the state of Paraná. Keywords: Biogas. Decentralized energy generation. Comparison Brazil and Germany.

Zusammenfassung: Die anfallenden Reststoffe aus der Schweinezucht können für die Erzeugung von erneubarer Energie in Form von Biogas und eine Bio-Düngerproduktion herangezogen werden. In Brasilien, dem drittgrößten Schweineproduzenten der Welt, wird diese Ressource jedoch in der Regel nicht genutzt. Ziel dieser Arbeit war es, die notwendigen Voraussetzungen zu identifizieren, um eine wirtschaftliche Nutzung der in der Schweineindustrie auftretenden Reststoffe zu gewährleisten. Optimierte Prozessbedingungen zur anaeroben Behandlung von Reststoffen aus der Schweinezucht wurden identifiziert und zur Abschätzung der Biogasproduktion herangezogen. Die vorliegende Studie wurde auf der Basis eines realen Angebotes eines für Biogasanlagen spezialisierten Unternehmens erstellt. Für vier Szenarien mit einer Gülleproduktion von 20, 30, 40 und 50 t/d wurden Cashflowsberechnungen durchgeführt. Die verwendete Methode stützt sich auf die Indikatoren, Interne Rendite (TIR), Nettogegenwartswert (VPL), Payback (PB) und Nivellierte Stromkosten (LCOE). Es konnte bewiesen werden, wie wichtig ein halbkugelförmiger Reaktor zur anaeroben Behandlung sowie die Installation von Messgeräten ist, welche die Kontrolle des Reaktorzulaufs durch die Einhaltung einer konstanten Temperatur und die Homogenität des Substrats ermöglichen. Bei den Ergebnissen sind folgende Werte hervorzuheben, die Erschließung von 81% der potenziellen Methanproduktion, die finanzielle Rendite von 87% bzw. R$ 570.000 in 5 Jahren für das Szenario mit 50 t/d Abfallproduktion und die durchschnittliche LCOE unter den Szenarien mit 0,18 R$/kWh sowie eine zufriedenstellende Rendite für den Investor in 5 und 10 Jahren, jeweils mit 31 und 25 t/d.Mit dieser Arbeit wurde eine konfigurierbare Tabellenkalkulation erstellt, die bei Investoren und Betreibern zum Einsatz kommt. Die Rentabilität von Vergärungsanlagen für unterschiedliche Mengen an Reststoffen aus der Schweineindustrie wird damit berechnet. Das Ergebnis der Arbeit zeigt, dass die biologische anaerobe Behandlung eine effektive Alternative darstellt und dass das budgetierte Projekt für Betriebe mit 4.800 bis 9.800 Tieren interessant ist. Dies entspricht einer Anzahl von Produzenten, die 20% der Schweineindustrie in Brasilien und auch im Bundesstaat Paraná repräsentieren. Schlüsselwörter: Biogas. Dezentralisierte Energieerzeugung. Vergleich Brasilien und Deutschland.