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Geração de energia a partir tratamento de esgoto e sua contribuição para a agenda climática do Estado de São Paulo - SP, Brasil

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Santos, Gustavo Oliveira da Silva
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106133/tde-20122025-171724/
Resumo: A mitigação das emissões de gases de efeito estufa (GEE) é fundamental para enfrentar a mudança do clima. O tratamento de esgoto sanitário é uma fonte relevante de emissões de metano (CH4), um dos principais GEE, cuja recuperação na forma de biogás pode ser aproveitada para geração de eletricidade. Deste modo, esta dissertação teve como objetivo analisar o potencial de geração de energia elétrica a partir da recuperação de biogás em estações de tratamento de esgoto (ETEs) no Estado de São Paulo, Brasil, e sua potencial contribuição para a redução das emissões de GEE, em consonância com os compromissos climáticos estaduais. A metodologia adotada envolveu: a projeção da população urbana atendida com coleta e tratamento de esgoto entre 2022 e 2050; o cálculo das emissões de CH4 e óxido nitroso (N2O) associados ao tratamento de esgoto; a estimativa do volume de biogás e do potencial técnico de geração de bioeletricidade; e uma análise comparativa com as metas e cenários propostos no planejamento climático estadual. Os resultados demonstram que, em um cenário de universalização do saneamento até 2050, as emissões de GEE podem atingir 10.466.144 tCO2e/ano, em que o CH4 é o principal gás contribuinte. A recuperação de 50% do CH4 gerado pode reduzir essas emissões em até 5.240.000 tCO2e/ano. O potential técnico de geração de energia elétrica a partir do biogás em 2050 é estimado em aproximadamente 2.199.972 MWh/ano, o que representa uma contribuição relevante para a matriz energética estadual. A análise de políticas públicas demonstra que a recuperação energética do biogás está alinhada com os instrumentos estaduais de mitigação climática, embora desafios técnicos, econômicos e institucionais possam limitar sua implementação em larga escala. Nexte contexto, recomenda-se o fortalecimento da governança climática, a criação de incentivos financeiros e regulatórios, a capacitação técnica de operadores de ETEs e a integração das agendas de saneamento, energia e clima. Conclui-se que a valorização do biogás como vetor energético no setor de saneamento pode contribuir para a promover benefícios climáticos e energéticos no Estado de São Paulo.
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A metodologia adotada envolveu: a projeção da população urbana atendida com coleta e tratamento de esgoto entre 2022 e 2050; o cálculo das emissões de CH4 e óxido nitroso (N2O) associados ao tratamento de esgoto; a estimativa do volume de biogás e do potencial técnico de geração de bioeletricidade; e uma análise comparativa com as metas e cenários propostos no planejamento climático estadual. Os resultados demonstram que, em um cenário de universalização do saneamento até 2050, as emissões de GEE podem atingir 10.466.144 tCO2e/ano, em que o CH4 é o principal gás contribuinte. A recuperação de 50% do CH4 gerado pode reduzir essas emissões em até 5.240.000 tCO2e/ano. O potential técnico de geração de energia elétrica a partir do biogás em 2050 é estimado em aproximadamente 2.199.972 MWh/ano, o que representa uma contribuição relevante para a matriz energética estadual. A análise de políticas públicas demonstra que a recuperação energética do biogás está alinhada com os instrumentos estaduais de mitigação climática, embora desafios técnicos, econômicos e institucionais possam limitar sua implementação em larga escala. Nexte contexto, recomenda-se o fortalecimento da governança climática, a criação de incentivos financeiros e regulatórios, a capacitação técnica de operadores de ETEs e a integração das agendas de saneamento, energia e clima. Conclui-se que a valorização do biogás como vetor energético no setor de saneamento pode contribuir para a promover benefícios climáticos e energéticos no Estado de São Paulo.Mitigating greenhouse gas (GHG) emissions is essential to address climate change. Sanitary wastewater treatment is a significant source of methane (CH) emissions, one of the main GHGs, whose recovery in the form of biogas can be harnessed for electricity generation. Against this backdrop, this dissertation aimed at analyzing the potential for electricity generation from biogas recovery in wastewater treatment plants (WWTPs) in the State of São Paulo, Brazil, and its potential contribution to reducing GHG emissions, in accordance with the states climate commitments. The methodology comprised: projecting the urban population served by wastewater collection and treatment between 2022 and 2050; calculating CH and nitrous oxide (NO) emissions associated with wastewater treatment; estimating the volume of biogas and the technical potential for bioelectricity generation; and conducting a comparative analysis with the targets and scenarios proposed in the States climate planning. The results show that, under a scenario of universal sanitation by 2050, GHG emissions could reach 10.466.144 tCOe/year, with CH being the main contributing gas. Recovering 50% of the CH generated could reduce these emissions by up to 5.240.000 tCOe/year. The technical potential for electricity generation from biogas in 2050 is estimated at approximately 2.199.972 MWh/year, representing a significant contribution to the states energy matrix. The analysis of public policies shows that energy recovery from biogas is aligned with state climate mitigation instruments, although technical, economic, and institutional challenges may limit its large-scale deployment. In this context, it is recommended to strengthen climate governance, create financial and regulatory incentives, provide technical training for WWTP operators, and integrate the sanitation, energy, and climate agendas. It is concluded that the valorization of biogas as an energy vector in the sanitation sector can significantly contribute to foster both climate and energy benefits in the State of São Paulo.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMatai, Patricia Helena Lara dos SantosSantos, Gustavo Oliveira da Silva2025-10-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106133/tde-20122025-171724/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2026-01-28T17:15:02Zoai:teses.usp.br:tde-20122025-171724Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-01-28T17:15:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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