Análise da pré viabilidade técnico económica da produção
de biometano na Tratolixo
Francisco Vaz Pinto Furtado de Mendonça
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Química
Orientadora: Professora Doutora Susete Maria Martins Dias, DBE, IST-UL
Co-Orientador: Engenheiro Ricardo Castro, TRATOLIXO E.I.M., SA
Júri
Presidente: Professor Doutor Carlos Manuel Faria de Barros Henriques DEQ ,IST-
UL
Orientador: Professora Doutora Susete Maria Martins Dias DBE, IST-UL
Vogais: Professor Doutor Moisés Luzia Gonçalves Pinto, DEQ ,IST-UL
Doutor Santino Eugénio Di Berardino, LNEG
Julho 2016
,Agradecimentos
A execução desta dissertação de mestrado não poderia ter sido concretizada sem o apoio de
algumas pessoas.
Queria começar por agradecer à minha orientadora, a Professora Doutoura Susete Dias, pela
orientação, proposta do trabalho e pelo acompanhamento ao longo deste projecto. Graças à sua ajuda,
tive a oportunidade de poder aplicar conhecimentos e competências adquiridas ao longo do curso.
Gostaria de agradecer também à Tratolixo e em especial ao meu co-orientador, Engenheiro
Ricardo Castro, pelo acompanhamento, disponibilidade, ensinamentos e cedência de dados essenciais
para a realização deste projecto.
Por último, gostaria de agradecer ao Professor Doutor Henrique Matos e ao Professor Doutor
Moisés Pinto pela sabedoria e disponibilidade facultadas, essenciais para a realização deste projecto.
,Resumo
O biogás é uma fonte de energia renovável com grande potencial de desenvolvimento em
Portugal, sendo utilizado maioritariamente para a produção de electricidade, devido à política de
incentivos actual. O biogás também pode ser purificado a biometano (BM), permitindo uma utilização
mais eficaz do seu conteúdo energético, no sector dos transportes ou sendo injectado na rede de gás.
É constituído maioritariamente por metano e dióxido de carbono, e ser for devidamente purificado
(metano ≥ 97%) pode ser utilizado como combustível veicular renovável.
Em 2015, a Tratolixo produziu 10,4 M Nm3 de biogás, utilizando a fracção orgânica dos
Resíduos Sólidos Urbanos, introduzindo 22,1 GWhe na rede eléctrica (ƞe~35.3%). Assim, foi estudada
uma valorização mais eficiente do biogás, considerando a purificação de 600 Nm3/h a BM. Foi
seleccionado o processo de Water Scrubbing por ser a tecnologia mais viável no mercado. A unidade
de purificação foi dimensionada e optimizada usando o Aspen Plus® licenciado ao IST/UL, em sintonia
com a avaliação económica.
Para uma capacidade máxima de 2263 t/ano (3,07 M Nm 3/ano), os custos de investimento
foram estimados como 2 M euros e os custos operacionais como 334,1 euros/t BM produzido.
A purificação do biogás na Tratolixo é economicamente viável. Contudo, devido à política actual
de incentivos produção de electricidade, a purificação só seria desencadeada para preços de mercado
superiores a 67,13 euros/MWhth, ou se a actual política fosse estendida para a produção de BM. Para
utilização na frota da Tratolixo, seriam necessárias unidades de compressão, armazenamento e
enchimento de BM.
Palavras-chave: Biometano; Biometano Veicular; Purificação Biogás; Water Scrubbing.
, Abstract
Biogas is a renewable energy source with a great potential for development in Portugal, which is being
used mainly to produce electricity, due to the incentive framework. Biogas can be also upgraded to
biomethane (BM), allowing for a more effective utilization of the biogas energy content, in the
transportation sector or by injecting into the gas grid. Biogas is mainly a mixture of methane and carbon
dioxide and if upgraded to BM (methane ≥ 97%) can be used as a renewable vehicular fuel.
In 2015, Tratolixo anaerobic digestion plant produced 10.4 M Nm3/h of biogas, from the organic fraction
of municipal solid waste, generating 22.1 GWhe to be injected into the electrical grid (ƞe~35.3%). Thus,
a more efficient valorization of biogas was attempted by considering that 600 Nm3/h could be upgraded
to BM. Water scrubbing was selected as the most reliable technology on the market. Purification unit
was simulated and optimized using Aspen Plus® licensed to IST/UL, encompassed with an economic
assessment.
For a maximum capacity of 2263 t/year (3.07 M Nm3/year) estimated capital costs were, ca., 2 M euros
and operation costs were 334.1 euros/t BM produced.
Biogas upgrading in Tratolixo is economically feasible. However due to the current incentive framework
for electricity generation BM would be triggered if its market price could be greater than 67.13
euro/MWhth, or if the actual incentive framework is extended to BM production. An additional gas
compression, storage and filling unit would be required if BM is to be used by Tratolixo’ fleet.
Keywords: Biogas Upgrading; Biomethane; Vehicular Biomethane; Water Scrubbing.
de biometano na Tratolixo
Francisco Vaz Pinto Furtado de Mendonça
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Química
Orientadora: Professora Doutora Susete Maria Martins Dias, DBE, IST-UL
Co-Orientador: Engenheiro Ricardo Castro, TRATOLIXO E.I.M., SA
Júri
Presidente: Professor Doutor Carlos Manuel Faria de Barros Henriques DEQ ,IST-
UL
Orientador: Professora Doutora Susete Maria Martins Dias DBE, IST-UL
Vogais: Professor Doutor Moisés Luzia Gonçalves Pinto, DEQ ,IST-UL
Doutor Santino Eugénio Di Berardino, LNEG
Julho 2016
,Agradecimentos
A execução desta dissertação de mestrado não poderia ter sido concretizada sem o apoio de
algumas pessoas.
Queria começar por agradecer à minha orientadora, a Professora Doutoura Susete Dias, pela
orientação, proposta do trabalho e pelo acompanhamento ao longo deste projecto. Graças à sua ajuda,
tive a oportunidade de poder aplicar conhecimentos e competências adquiridas ao longo do curso.
Gostaria de agradecer também à Tratolixo e em especial ao meu co-orientador, Engenheiro
Ricardo Castro, pelo acompanhamento, disponibilidade, ensinamentos e cedência de dados essenciais
para a realização deste projecto.
Por último, gostaria de agradecer ao Professor Doutor Henrique Matos e ao Professor Doutor
Moisés Pinto pela sabedoria e disponibilidade facultadas, essenciais para a realização deste projecto.
,Resumo
O biogás é uma fonte de energia renovável com grande potencial de desenvolvimento em
Portugal, sendo utilizado maioritariamente para a produção de electricidade, devido à política de
incentivos actual. O biogás também pode ser purificado a biometano (BM), permitindo uma utilização
mais eficaz do seu conteúdo energético, no sector dos transportes ou sendo injectado na rede de gás.
É constituído maioritariamente por metano e dióxido de carbono, e ser for devidamente purificado
(metano ≥ 97%) pode ser utilizado como combustível veicular renovável.
Em 2015, a Tratolixo produziu 10,4 M Nm3 de biogás, utilizando a fracção orgânica dos
Resíduos Sólidos Urbanos, introduzindo 22,1 GWhe na rede eléctrica (ƞe~35.3%). Assim, foi estudada
uma valorização mais eficiente do biogás, considerando a purificação de 600 Nm3/h a BM. Foi
seleccionado o processo de Water Scrubbing por ser a tecnologia mais viável no mercado. A unidade
de purificação foi dimensionada e optimizada usando o Aspen Plus® licenciado ao IST/UL, em sintonia
com a avaliação económica.
Para uma capacidade máxima de 2263 t/ano (3,07 M Nm 3/ano), os custos de investimento
foram estimados como 2 M euros e os custos operacionais como 334,1 euros/t BM produzido.
A purificação do biogás na Tratolixo é economicamente viável. Contudo, devido à política actual
de incentivos produção de electricidade, a purificação só seria desencadeada para preços de mercado
superiores a 67,13 euros/MWhth, ou se a actual política fosse estendida para a produção de BM. Para
utilização na frota da Tratolixo, seriam necessárias unidades de compressão, armazenamento e
enchimento de BM.
Palavras-chave: Biometano; Biometano Veicular; Purificação Biogás; Water Scrubbing.
, Abstract
Biogas is a renewable energy source with a great potential for development in Portugal, which is being
used mainly to produce electricity, due to the incentive framework. Biogas can be also upgraded to
biomethane (BM), allowing for a more effective utilization of the biogas energy content, in the
transportation sector or by injecting into the gas grid. Biogas is mainly a mixture of methane and carbon
dioxide and if upgraded to BM (methane ≥ 97%) can be used as a renewable vehicular fuel.
In 2015, Tratolixo anaerobic digestion plant produced 10.4 M Nm3/h of biogas, from the organic fraction
of municipal solid waste, generating 22.1 GWhe to be injected into the electrical grid (ƞe~35.3%). Thus,
a more efficient valorization of biogas was attempted by considering that 600 Nm3/h could be upgraded
to BM. Water scrubbing was selected as the most reliable technology on the market. Purification unit
was simulated and optimized using Aspen Plus® licensed to IST/UL, encompassed with an economic
assessment.
For a maximum capacity of 2263 t/year (3.07 M Nm3/year) estimated capital costs were, ca., 2 M euros
and operation costs were 334.1 euros/t BM produced.
Biogas upgrading in Tratolixo is economically feasible. However due to the current incentive framework
for electricity generation BM would be triggered if its market price could be greater than 67.13
euro/MWhth, or if the actual incentive framework is extended to BM production. An additional gas
compression, storage and filling unit would be required if BM is to be used by Tratolixo’ fleet.
Keywords: Biogas Upgrading; Biomethane; Vehicular Biomethane; Water Scrubbing.
