6º Episódio - Laboratório de Biogás - IEE USP em São Paulo/SP

Laboratório de Desenvolvimento de Bioenergia e Usina Experimental de Biogás do Instituto de Energia e Ambiente – USP, São Paulo / SP. Acompanhe o 6º episódio da série de reportagens especiais sobre os principais laboratórios de biogás e digestão anaeróbia em operação no Brasil.

6º Episódio - Laboratório de Biogás - IEE USP em São Paulo/SP
PUBLICIDADE
PUBLICIDADE
PUBLICIDADE
Série Especial

6º Episódio

Usina Experimental de Biogás - Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo

Laboratórios de Biogás do Brasil

Neste 6º Episódio da série, temos o prazer de apresentar:

Laboratório de Biogás - IEE USP

Laboratório de Desenvolvimento de Bioenergia e Usina Experimental de Biogás do Instituto de Energia e Ambiente – USP, São Paulo / SP


A série “Laboratórios de Biogás do Brasil” apresenta no 6º episódio o “Laboratório de Biogás” do Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo - USP, localizado no Butantã, na capital Paulista.

O Laboratório de Desenvolvimento de Bioenergia e da Usina Experimental e Biogás fazem parte do Núcleo de Biogás do CPLEN - Centro de Análise, Planejamento e Desenvolvimento de Recursos Energéticos, que atua ativamente do desenvolvimento de pesquisas estratégicas para consolidação e inovação em projetos de produção de biogás.

O Núcleo de Biogás é Coordenado pelo Prof. Dr. Ildo Luis Sauer e tem a colaboração direta de pesquisadores e docentes: Dra. Camila Agner D’Aquino, Prof. Dr. Ronan Cleber Contrera, Prof. Dr. Theo Syrto Octavio de Souza, Prof. Dr. René Peter Schneider, entre outros doutorandos, mestrandos e alunos de graduação com linhas de pesquisa na área de biogás.

Para contar um pouco sobre o histórico das ações desenvolvidas pelo Núcleo de Biogás do CPLEN no IEE-USP (Institute of Energy and Environment, at the University of São Paulo), apresentar o processo de estruturação do Laboratório de Desenvolvimento de Bioenergia e da Usina Experimental de Biogás, assim como compartilhar um pouco sobre a produção acadêmica, serviços prestados para comunidade da cadeia do biogás e principalmente destacar os desafios e oportunidades enfrentados pelos pesquisadores, o Portal Energia e Biogás conversou com o coordenador do projeto Prof. Dr. Ildo Luis Sauer.


ENTREVISTA

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer

Instituto de Energia e Ambiente
Universidade de São Paulo

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer - Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo


1) Portal Energia e Biogás – O Instituto de Energia e Ambiente (IEE – USP) possui um laboratório específico que concentre as atividades de ensino e/ou pesquisa na área de digestão anaeróbia e produção de biogás?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Sim, o Laboratório de Desenvolvimento de Bioenergia, um laboratório dedicado aos processos de produção de biogás e análise do potencial de substratos. Ainda, o Instituto de Energia e Ambiente conta com uma Usina Experimental de Biogás e também uma Usina de Biodiesel.

2) Portal Energia e Biogás – Quando o laboratório iniciou as atividades na área de digestão anaeróbia e produção de biogás? 

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – O Laboratório de Desenvolvimento de Bioenergia iniciou as suas atividades em 2018. É uma infraestrutura de pesquisa, que apesar de ser relativamente nova está andando a passos largos e contribuindo muito para desenvolvimento de estudos e inovação.

 


3) Portal Energia e Biogás – Conte um pouco do histórico da estruturação do laboratório e do grupo de pesquisa, quais foram os principais resultados com as pesquisas que possibilitaram a expansão dos trabalhos?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Sobre essa questão, a Dra. Camila Agner D’Aquino pode apresentar melhor.

Dra. Camila Agner D’Aquino – “Eu tive a oportunidade de auxiliar o Prof. Ildo Sauer no planejamento e implementação do laboratório durante o meu doutorado. Eu já havia sido uma das pesquisadoras responsáveis pela implementação do Laboratório de Biogás do Institutos Lactec (Curitiba-PR) e a partir dessa experiência pudemos implementar esse laboratório de processos e fazer parceiras com laboratórios de análises da USP para que fosse possível o avanço de projetos de desenvolvimento em biogás.

O meu doutorado foi o primeiro projeto que trouxe uma parte mais técnica junto com o olhar multidisciplinar do IEE dentro do tema biogás.

O Instituto de Energia e Ambiente já tinha essa vertente técnica-econômica-política-financeira de projetos dentro do setor fotovoltaico e de óleo e gás, mas projetos de biogás estavam limitados aos debates na esfera econômica e de políticas públicas.

A implementação do laboratório expandiu as possibilidades de estudos no setor, hoje temos mais pesquisas em andamento utilizando dos recursos disponibilizados. Assim como, algumas dissertações de mestrado defendidas e outras em curso.

A implementação da Usina foi chave para inserir a USP dentro do debate das oportunidades e desafios do biogás, o que traz grande peso e avanço para o setor, uma vez reconhecida a relevância da USP no contexto nacional e até Latino-Americano.

O grupo de pesquisa foi crescendo ao longo dos anos, sob supervisão e coordenação do Prof. Ildo Sauer, um pesquisador reconhecido pela sua contribuição do setor energético, com grande experiência em economia de energia, impactos sociais da energia e sua apropriação e planejamento energético.

Hoje, o grupo de pesquisa, chamado “Centro de Análise, Planejamento e Desenvolvimento de Recursos Energéticos - CPLEN" conta com especialista de áreas diversas do setor de energia, não somente em biogás ou seus aspectos técnicos”. 


 

Usina Experimental de Biogás do Instituto de Energia e Ambiente – USP, São Paulo / SP

3.1) Portal Energia e Biogás – A Planta de biogás é um laboratório?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Sim, é uma unidade experimental em escala semi-industrial, mas que funciona como um laboratório para otimização de processos em biogás.

A usina experimental de biogás pode operar de maneiras diversas, possibilitando desenvolvimento de técnicas que maximizem a produtividade de biometano, assim como possibilita condições de testes específicas para ensaios de digestão anaeróbia com uma ampla possibilidade de parametrizações. A usina experimental de biogás do IEE - USP é um instrumento único no Brasil que possibilitar avanço significativo com pesquisa e desenvolvimento para setor de biogás.

3.2) Portal Energia e Biogás – Fale sobre o projeto de P&D que viabilizou a construção da planta de biogás no IEE - USP.

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – A usina foi parcialmente planejada durante o desenvolvimento da pesquisa de doutorado da Dra. Camila Agner D’Aquino.

A sua implementação foi possível através da chamada "Eficiência Energética e Minigeração em Instituições Públicas de Ensino Superior" financiada pela ENEL Brasil dentro do Programa de P&D da ANEEL.

 

Usina Experimental de Biogás do Instituto de Energia e Ambiente – USP, São Paulo / SP

3.3) Portal Energia e Biogás – Qual é o Objetivo da planta de produção de biogás do IEE - USP?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – O principal objetivo da nossa usina experimental de biogás é desenvolver e disseminar números reais a respeito do setor de biogás no Brasil, dentro das linhas de pesquisas do CPLEN – Centro de Análise, Planejamento e Desenvolvimento de Recursos Energéticos.

3.4) Portal Energia e Biogás – Quais sãos os tipos de resíduos orgânicos que poderão ser biometanizados na usina experimental de biogás?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – A usina experimental de biogás foi projetada para operar com substratos orgânicos como: resíduos de cozinha, cascas de frutas, legumes, entre outros  resíduos de alimentos em geral, assim como resíduos de podas de jardins, gramados e também resíduos industriais orgânicos diversos.

Alguns dos resíduos citados são resíduos orgânicos com grande disponibilidade dentro do campus Butantã da USP, que poderão terem um destino sustentável com a operação da usina experimental de biogás.
  

Usina Experimental de Biogás do Instituto de Energia e Ambiente – USP, São Paulo / SP

3.5) Portal Energia e Biogás – Atualmente qual é a origem dos resíduos que são destinados para a usina experimental de biogás?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Conforme citado anteriormente, boa parte do volume desses resíduos serão originários de dentro do próprio campus da USP, no Butantã, que com a operação da usina experimental de biogás poderão ter novo destino.

Essa nova possibilidade de destinação dos resíduos do campus, poderá possibilitar para a universidade a redução dos custos de gestão dos resíduos orgânicos.

Além dos resíduos orgânicos gerados no campus da USP, há possibilidade operar com resíduos orgânicos originados na CEAGESP – Companhia de Entrepostos e Armazéns Gerais de São Paulo, assim como entre outras localidades próximas da usina experimental.
 

3.6) Portal Energia e Biogás – Qual capacidade de processamento de resíduos nos reatores da usina experimental de biogás?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – A planta conta com dois biorreatores com capacidade de armazenamento de 430 m³ cada e mais um tanque para armazenamento do digestato, também de 430 m³ de capacidade.

A planta pode receber em torno de 20 toneladas de resíduos orgânicos por dia - a depender do tipo de resíduo orgânico. 

Usina Experimental de Biogás do Instituto de Energia e Ambiente – USP, São Paulo / SP

 

3.7) Portal Energia e Biogás – Quando a usina experimental de biogás estiver operando a plena carga, qual será capacidade de produção de biogás (Nm³/dia)?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – A produção de biogás dependerá diretamente da composição do substrato que será utilizado. A usina poderá produzir em torno de 2.500 Nm³/dia.

 

3.8) Portal Energia e Biogás – Qual será o destino da energia e do digestato produzido na usina experimental de biogás do IEE - USP?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – O biogás atualmente é usado em um sistemas de cogeração, sendo a energia elétrica injetada na rede do Campus, mas futuramente deverá ser encaminhado também para produção de biometano.

O digestato será utilizado para fertirrigação das áreas verdes, mas está em estudo instalação de sistema de hidroponia para produção de alimentos para consumo dentro do próprio Campus e comunidade do entorno.

Usina Experimental de Biogás do Instituto de Energia e Ambiente – USP, São Paulo / SP


 

3.9) Portal Energia e Biogás – Essa produção de energia e digestato proporcionaria uma economia para universidade em torno de quanto?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Esse dado ainda está em desenvolvimento entre nossos pesquisadores, com uma estimativa parcial, mas são dados primários. Logo será concluído novos estudos com dados mais precisos sobre os ganhos econômicos proporcionados pela usina experimental de biogás.


3.10) Portal Energia e Biogás – Quais foram os principais desafios para conceber o projeto, viabilizar e execução e proporcionar o startup da usina experimental de biogás? 

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – A pandemia foi o maior desafio, uma vez que a usina foi implementada durante o período crítico. Com isso o Campus reduziu significativamente seu quadro de alunos e funcionários, impactando na geração de resíduos o que resultou na necessidade de procurar resíduos externamente.

Grandes desafios com fornecedores e pós-vendas, problemas na recepção de equipamentos e serviços que demandaram de mais investimentos da própria universidade e agora a planta caminha para um segundo estágio, com uma unidade de recepção nova sendo instalada que deverá impactar significativamente na rotina operacional da Usina.

Ainda, destaco a pouca experiência da equipe, que hoje comemora um ano de operação, muitos desafios ultrapassados e muito conhecimento adquirido. Essa equipe, liderada pelo Engenheiro Bruno Pereira (aluno da USP e funcionário contratado para operar a planta), é o coração desse grupo e responsável pelos sucessos alcançados até hoje.

Usina Experimental de Biogás do Instituto de Energia e Ambiente – USP, São Paulo / SP


 

3.11) Portal Energia e Biogás – Sobre os benefícios que a usina experimental de biogás do IEE - USP irá proporcionar, quais os resultados podemos esperar para os próximos 5 anos na área de inovação, otimização de processos, eficiência, evolução dos estudos sobre digestão anaeróbia e ganhos de eficiência e aumento de desempenho na produção de biometano?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Esperamos ter maior domínio da tecnologia, auxiliar empresas nacionais a desenvolver tecnologia voltada para a realidade brasileira, auxiliar na melhoraria os aspectos logísticos e de segregação na fonte, auxiliar na criação de políticas públicas adequadas, demonstrar a tecnologia e as suas aplicações, tornar a USP uma universidade cada vez mais sustentável e formar um maior número de profissionais habilitados para atuar no setor de biogás.
 

 

Usina Experimental de Biogás do Instituto de Energia e Ambiente – USP, São Paulo / SP

4) Portal Energia e Biogás – Sobre o Laboratório de Desenvolvimento de Bioenergia e a Usina Experimental de Biogás, essas infraestruturas estão vinculadas a quais cursos de graduação e/ou de pós-graduação?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Hoje a nossa estrutura de pesquisa - laboratório e usina experimental - abrigam pesquisas de alunos dos cursos de mestrado e doutorado em Energia do IEE, Engenharia Ambiental e Engenharia Química da POLI e de cursos de engenharia da UFSCar.


5) Portal Energia e Biogás – Quantos colaboradores - entre docentes, técnicos de laboratório, bolsistas, estagiários - trabalham nos laboratórios e na usina experimental?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Atualmente contamos com uma equipe em torno de 10 colaboradores. 


6) Portal Energia e Biogás – Quais são as principais atividades de ensino, pesquisa e extensão desenvolvidas nos laboratórios, na área de digestão anaeróbia e biogás? Também fale sobre a importância da estrutura de laboratório para o aprendizado/capacitação nas aulas experimentais.

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – As principais linhas de pesquisa em desenvolvimento atualmente são relativas à economia do biogás, otimização da produção de biogás, determinação do potencial de biogás e biometano de substratos diversos, inserção de biogás no meio urbano, plantas híbridas - planta opera em esquema híbrido com a usina fotovoltaica -, plantas flexíveis, políticas públicas para energia renováveis, compreensão do papel do biogás na matriz energética brasileira, valorização e usos do digestato - com especial atenção para agricultura urbana e hidroponia.

O Laboratório recebe visitas diversas de alunos de outros cursos, inclusive cursos de ensino médio/fundamental, mas não recebe aulas práticas.
 

7) Portal Energia e Biogás – Qual a infraestrutura disponível no laboratório de análises de substratos e ensaios de digestão anaeróbia?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – O laboratório conta com equipamento automático para a determinação de potencial metanogênico (testes BMP¹), da empresa alemã Ritter; reatores em escala de bancada (UASB² e CSTR³); equipamentos para determinação de perfil de sólidos; FOS/TAC4; além da parceria com laboratórios que podem fazer determinação de composição (série de sólidos, nutrientes, DQO - Demanda química de oxigênio, DBO - Demanda biológica de oxigênio, entre outros).

¹ Potencial Bioquímico de Metano - Biochemical methane potential (BMP);
² Reator anaeróbio de fluxo ascendente - Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB); 
³ Reatores de Tanque com Agitação Contínua - Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR);
4 Flüchtige Organische Säuren - FOS (Ácidos Orgânicos Voláteis) / Totales Anorganisches Carbonat – TAC (Carbonato Inorgânico Total): relação entre FOS e TAC é  parâmetro chave para monitorar e controlar o processo anaeróbico de fermentação em uma planta de biogás.

 

8) Portal Energia e Biogás – Quais são os principais desafios para a equipe que atua com digestão anaeróbia e produção de biogás no laboratório?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Os maiores desafios hoje estão na operação da usina experimental e biogás, acondicionar aos alunos e suas pesquisas junto com a demanda de mão-de-obra para a rotina operacional é um desafio.

De maneira geral, a operação do laboratório é conduzida dentro dos projetos de pesquisa de cada aluno, sendo de responsabilidade individual.

As demandas de laboratório e da usina experimental de biogás são de responsabilidade da equipe de operação e isso demanda de tempo e planejamento adequados.


9) Portal Energia e Biogás – Qual é a importância estratégica de um laboratório de biogás do IEE - USP para o desenvolvimento da região metropolitana de São Paulo? 

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Compreender os desafios técnicos e institucionais de usinas de biogás no ambiente urbano é urgente para que se possa efetivamente promover o uso eficiente da biodigestão e seus produtos.

Ainda existem poucos números amplamente divulgados com relação aos custos desses sistemas, retornos, impactos ambientais e econômicos alocados dentro de estudos de caso.

Nesse sentido, ao existir uma planta de biogás que opera a partir de resíduos típicos urbanos na maior cidade da América Latina, é um passo importante para se elucidar essas questões e ajudar a destravar o setor de biogás em grandes centros urbanos, além de promover uma conscientização e prova de conceito da rota como uma alternativa viável para a recuperação energética e material desses resíduos.
 

10) Portal Energia e Biogás – Quais as principais contribuições que a universidade pode ou poderá proporcionar para o desenvolvimento regional e nacional, na área de biogás?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – O IEE – USP já vem contribuindo com o setor há muitos anos, diversos alunos e pesquisadores foram formados dentro do instituto dedicando seus estudos aos mais diversos aspectos do biogás e da sua cadeia de produção.

O que se espera, é cada vez mais demonstrar praticamente essas soluções, ser um centro de excelência e referência, formar mais profissionais que tenham a capacidade não apenas de planejar e implementar esses sistemas, mas também de operá-los e compreendê-los como uma fonte disponível e importante para o setor energético brasileiro.


11) Portal Energia e Biogás – Quais são e quando ocorrem os processos de admissão de alunos na  universidade para os cursos de graduação, pós-graduação ou outros cursos vinculados ao seu grupo de pesquisa? 

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – A admissão em doutorado é fluxo contínuo enquanto no mestrado deve ser seguido calendário disponível no site do IEE - USP. Assim como a possibilidade de desenvolvimento de Pós-Doutorado, conforme abertura de editais de seleção, divulgados nos canais oficiais da universidade.

Para outros cursos, contactar os departamentos responsáveis. 
 

12) Portal Energia e Biogás – O laboratório presta serviços de análises de substratos orgânicos e análises de biogás para empresas?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Sim, prestamos serviços de análise de potencial metanogênico de substratos e projeto conceitual. Os interessados deverão entrar em contato para avaliarmos a possibilidade.
 

13) Portal Energia e Biogás – O laboratório desenvolve pesquisa em cooperação com empresas?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Atualmente não desenvolvemos nenhum projeto de cooperação com empresas. 
 

14) Portal Energia e Biogás – Para empresas interessadas em apoiar as atividades de pesquisa  e estrutura do laboratório, qual é o caminho para contatá-los? Quais são os canais de contato com a coordenação do laboratório?

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer – Interessados poderão entrar em contato pelo e-mail: [email protected] ou em contato com a Dra. Camila Agner D’Aquino.

Sobre:

Prof. Dr. Ildo Luis Sauer

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1977), mestrado em Engenharia Nuclear e Planejamento Energético pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1981) e doutorado em Engenharia Nuclear - Massachusetts Institute of Technology (1985). Atualmente é professor titular da Universidade de São Paulo. Tem experiência na área de Energia, com ênfase em Organização da Industria de Energia e Organização da Produção e Apropriação Social de Energia, atuando principalmente nos seguintes temas: planejamento energético, modelos de demanda e recursos e oferta de energia, uso racional de energia, avaliação e desenvolvimento de recursos, produção descentralizada de energia, regulação e controle, políticas energéticas, análise econômica, histórica e social da evolução das formações sociais e apropriação da energia. Petróleo, gás natural, bioenergia, energia nuclear, energia eólica, hidráulica. Currículo Lattes

Dra. Camila Agner D’Aquino

Graduada em Química Ambiental pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná e mestre em Engenharia e Ciência dos Materiais pela Universidade Federal do Paraná. Atua como pesquisadora no Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo e é consultora na área de biogás e energias renováveis. Possui experiência em bioenergia, com destaque para digestão anaeróbia, aproveitamento energético de biogás, cultivo de microalgas e processos químicos para controle e monitoramento de tratamento de águas residuárias. Currículo Lattes

AGRADECIMENTOS

O Portal Energia e Biogás ® agradece em nome Prof. Dr. Ildo Luis Sauer e da pesquisadora Dra. Camila Agner D’Aquino, assim como a todos os integrantes do seu grupo de pesquisa no CPLEN – Instituto de Energia e Ambiente – USP, pelas valorosas contribuições para desenvolvimento dessa reportagem especial. 

Sobre a Série Especial - Laboratórios de Biogás do Brasil 

Uma série de reportagens especiais com o objetivo de apresentar os principais laboratórios que atuam na área de digestão anaeróbia, caracterização de substratos e produção de biogás, localizados em diferentes regiões do Brasil.

Para trabalhar na área de recuperação energética de resíduos orgânicos por meio da digestão anaeróbia é imprescindível a instalação de um laboratório de biogás e biometano para realização de análises de caracterizações físico-química dos substratos, avaliação e cultivo de inóculos, assim como para a montagem de reatores anaeróbios em escala de bancada ou em escala piloto, com as mais variadas especificações operacionais.

Avaliar diferentes parâmetros bioquímicos possibilitam um controle rígido do bioprocesso, desta forma as plantas de biogás podem alcançar alto desempenho operacionais. Estruturar um laboratório na área de digestão anaeróbia amplia a capacidade de pesquisa e desenvolvimento, proporcionado segurança aos projetos de plantas de biogás e minimizando riscos do processos.

Há uma demanda crescente para analisar diferentes matérias-primas para produção de biogás e identificar o potencial bioquímico de metano, avaliar o desempenho de ensaios de biometanização e identificar os parâmetros operacionais que tornem o processo de produção de biogás mais eficiente, seguros e economicamente viáveis.

Confira todos os episódios da Série Especial - Laboratórios de Biogás do Brasil 

⇒ 1º Episódio - Laboratório de Biogás do CIBiogás - Foz do Iguaçu/PR

⇒ 2º Episódio - Laboratório BIOTAR Unicamp - Campinas/SP

⇒ 3º Episódio - Laboratórios UTFPR - Medianeira/PR

⇒ 4º Episódio - Laboratórios da Embrapa - Concórdia/SC

⇒ 5º Episódio - Laboratório da UCS - Caxias do Sul/RS

Afinal, o que é um Laboratório?

“De acordo com o conceito apresentado na Wikipédia, Laboratório é uma sala ou espaço físico devidamente equipado com instrumentos próprios para a realização de experimentos e pesquisas científicas diversas, dependendo do ramo da ciência para o qual foi planejado.

A importância do laboratório na investigação ou escala industrial em qualquer de suas especialidades, seja química, dimensional, elétrica, biológica, baseia-se no exercício de suas atividades sob condições ambientais controladas e normatizadas, de modo a assegurar que não ocorram influências estranhas que alterem o resultado do experimento ou medição e, ainda, de modo a garantir que o experimento seja repetível em outro laboratório e obtenha o mesmo resultado”.



Aguarde!

Em breve novos episódios da série com destaque para laboratórios de digestão anaeróbia e produção de biogás, em diferentes regiões do Brasil.

Gostou do assunto?

Quer saber mais sobre o biogás no Brasil?




Todos os direitos reservados - Portal Energia e Biogás ®.