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Título: Estudo de viabilidade técnica e econômica de uma planta de biometano: avaliação da inclusão do melaço na codigestão de resíduos sucroalcooleiros
Título(s) alternativo(s): Technical and economic feasibility study of a biomethane plant: evaluation of the inclusion of molasses in the co-digestion of sugar and alcohol residues
Autor(es): Postigo, João Miguel Martins
Orientador(es): Rocha, Lucas Bonfim
Palavras-chave: Biogás
Biodigestores
Melaço
Biogas
Biodigesters
Molasses
Data do documento: 27-Nov-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: POSTIGO, João Miguel Martins. Estudo de viabilidade técnica e econômica de uma planta de biometano: avaliação da inclusão do melaço na codigestão de resíduos sucroalcooleiros. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2025.
Resumo: A produção de biogás a partir de resíduos sucroenergéticos, como vinhaça e torta de filtro, configura-se como uma alternativa estratégica para a diversificação da matriz energética e para a mitigação das emissões de gases de efeito estufa. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar a viabilidade técnica e econômica de uma planta de produção de biometano integrada a uma usina de açúcar e álcool, analisando o impacto da inclusão do melaço na codigestão anaeróbia. A metodologia baseou-se na simulação de processo e modelagem financeira de três fases de implementação escalonada: Fase 1 (Torta de filtro), Fase 2 (Inclusão de palha) e Fase 3 (Inclusão de melaço). Os balanços de massa e de energia, bem como o dimensionamento dos biodigestores, foram realizados com base em parâmetros operacionais industriais e em dados reais da empresa parceira. Os resultados demonstraram que a inclusão da palha (Fase 2), embora tecnicamente viável, reduziu a Taxa Interna de Retorno (TIR) para 17,1% devido ao elevado investimento no volume de reator e ao custo de oportunidade da biomassa. Em contrapartida, a adição de melaço na Fase 3 mostrou-se determinante para a maximização da rentabilidade, elevando a TIR para 19,1% e o Valor Presente Líquido (VPL) para R$ 80,9 milhões, com payback descontado de 8,6 anos. Conclui-se que a alta densidade energética do melaço compensa seu custo de aquisição, o que valida a codigestão completa como a configuração mais eficiente para otimizar o retorno do investimento e consolidar a planta no mercado de biometano.
Abstract: Biogas production from sugar-energy residues, such as vinasse and filter cake, stands as a strategic alternative for diversifying the energy matrix and mitigating greenhouse gas emissions. In this context, this work aimed to evaluate the technical and economic feasibility of a biomethane production plant integrated into a sugar and ethanol mill, analyzing the impact of including molasses in anaerobic co-digestion. The methodology was based on process simulation and financial modeling across three phases of implementation: Phase 1 (Filter cake), Phase 2 (Inclusion of straw), and Phase 3 (Inclusion of molasses). Mass and energy balances, as well as biodigester sizing, were performed considering industrial operating parameters and real data from a partner company. The results showed that the inclusion of straw (Phase 2), although technically feasible, reduced the Internal Rate of Return (IRR) to 17.1% due to high capital investment in reactor volume and the opportunity cost of biomass. Conversely, the addition of molasses in Phase 3 proved decisive for maximizing profitability, increasing the IRR to 19.1% and the Net Present Value (NPV) to R$80.9 million, with a discounted payback of 8.6 years. It is concluded that the high energy density of molasses offsets its acquisition cost, validating complete co-digestion as the most efficient configuration to optimize investment returns and consolidate the plant in the biomethane market.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39850
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