Valorização energética do lodo flotado de frigoríficos : estudo de rotas tecnológicas e análise preliminar de viabilidade econômica

Abstract

Resumo: O presente trabalho investiga alternativas tecnológicas para a geração de energia a partir do lodo flotado, um subproduto do tratamento de efluentes da indústria de abate e processamento de carnes. O estudo é motivado pela crescente demanda energética do setor industrial brasileiro que em 2024 representou 31,8 % do consumo total de energia do país, e pela necessidade de soluções sustentáveis para a gestão de resíduos. Nesse cenário, o lodo flotado proveniente de sistemas de tratamento de efluentes apresenta-se como uma alternativa, permitindo sua conversão em fonte energética por meio de processos de combustão ou geração de biogás. Diante desse cenário, o presente estudo realiza simulações termodinâmicas para avaliar a demanda atual de cavaco utilizada na geração de vapor saturado em uma agroindústria e realiza comparações técnicas e de viabilidade econômica com três cenários alternativos: queima de biogás obtido por digestão anaeróbia do lodo em caldeira; utilização do biogás em motor de combustão interna para cogeração de eletricidade e vapor saturado e água quente; e co-combustão de lodo flotado centrifugado com cavaco de eucalipto em caldeira. Essas análises foram conduzidas com base em dados da literatura e do processo de uma agroindústria de abate de aves e peixes localizada no oeste do Paraná. Os resultados indicam que a queima de biogás em caldeira, apresentado no Cenário 1, embora reduza o consumo de cavaco em 20,7 %, revelou se economicamente inviável devido ao alto investimento necessário e a perda da receita proveniente da comercialização de óleo, resultado de processo de centrifugação do lodo flotado, resultando em uma taxa interna de retorno TIR em 25,70 % ao ano, ficando abaixo da taxa mínima de atratividade adotada (TMA) de 13,25 %. Cenário 2, o qual utiliza biogás em motor de combustão interna, apresentou desempenho financeiro expressivamente melhor, com VPL positivo de cerca de R$ 14,7 milhões, TIR de 18,54 %, sendo um valor superior à taxa de desconto e payback descontado de apenas 8,66 anos. Já o Cenário 3, apresentou que a co-combustão de 20 % de lodo flotado e 80% de cavaco, em massa, é a alternativa mais vantajosa, em relação ao cenário atual, apresentando o maior valor presente líquido (VPL) e um payback praticamente imediato. Diante disso, concluiu-se que a valorização energética do lodo flotado não só contribui para a redução dos custos operacionais e para a melhoria da viabilidade econômica do processo industrial, mas também promove benefícios ambientais ao reduzir a quantidade de resíduos destinados ao tratamento convencional. Este trabalho apresenta soluções inovadoras e viáveis para a otimização do processo industrial, com potencial de aplicação em outras plantas industriais que enfrentam desafios semelhantes, e destaca a importância da continuidade das pesquisas para o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e sustentáveis, alinhadas às demandas ambientais e econômicas da sociedade

Abstract: This work investigates technological alternatives for energy generation from floated sludge, a byproduct of wastewater treatment in the meat processing industry. The study is motivated by the growing energy demand of the Brazilian industrial sector, which represented 31.8 % of the country's total energy consumption in 2024, and by the need for sustainable waste management solutions. In this context, floated sludge from wastewater treatment systems presents itself as an alternative, allowing its conversion into an energy source through combustion processes or biogas generation. Given this scenario, the present study conducts thermodynamic simulations to evaluate the current demand for wood chips used in the generation of saturated steam an agro-industrial plant and performs technical and economic feasibility comparisons with three alternative scenarios: burning biogas obtained by anaerobic digestion of the sludge in a boiler; using biogas in an internal combustion engine for cogeneration of electricity and saturated steam and hot water; and co-combustion of centrifuged floated sludge with eucalyptus wood chips in a boiler. These analyses were conducted based on data from the literature and the agro-industrial process of a poultry and fish slaughtering unit located in western Paraná. The results indicate that the combustion of biogas in a boiler, presented in Scenario 1, although reducing wood chip consumption by 20.7%, proved to be economically unfeasible due to the high investment required and the loss of revenue from the sale of oil obtained from the centrifugation process of the floated sludge, resulting in an internal rate of return (IRR) of -25.70% per year, below the minimum attractiveness rate (MAR) of 13.25 %. Scenario 2, which uses biogas in an internal combustion engine, showed significantly better financial performance, with a positive net present value (NPV) of approximately R$ 14.7 million, an IRR of 18.54 %, being a value higher than the discount rate, and a discounted payback of only 8.66 years. Scenario 3 showed that the co-combustion of 20% floated sludge and 80% wood chips, by mass, is the most advantageous alternative compared to the current scenario, presenting the highest net present value (NPV) and an almost immediate payback. Therefore, it was concluded that the energy valorization of floated sludge not only contributes to the reduction of operational costs and the improvement of the economic feasibility of the industrial process but also promotes environmental benefits by reducing the amount of waste destined for conventional treatment. This work presents innovative and viable solutions for the optimization of the industrial process, with potential application in other industrial plants facing similar challenges and highlights the importance of continuing research for the development of more efficient and sustainable technologies, aligned with the environmental and economic demands of society