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Tipo do documento: Tese
Título: Avanços e desafios para a recuperação energética de Biogás em Estações de Tratamento de Esgoto brasileiras
Autor: Porto, Paula Marques Borges Vinhas 
Primeiro orientador: Rocha, Washington de Jesus Sant’Anna da Franca
Primeiro coorientador: Vasconcelos, Rodrigo Nogueira de
Primeiro membro da banca: Senante, María Molinos
Segundo membro da banca: Peixoto, João Paulo Just
Terceiro membro da banca: Rêgo, Geovana Freitas Paim
Quarto membro da banca: Anício, Sabrina de Oliveira
Resumo: O Brasil possui o maior parque de reatores anaeróbios UASB do mundo, com alto potencial para aproveitamento do biogás em Estações de Tratamento de Esgoto (ETE), embora a maior parte ainda seja queimada, sem uso energético. O tema ganha relevância pelo potencial de mitigar emissões de gases de efeito estufa e reduzir custos operacionais via autoconsumo. O objetivo desta tese foi analisar, sob perspectivas históricas, tecnológicas e comparativas, os avanços e desafios da recuperação energética do biogás em ETEs brasileiras, estruturando-se em três artigos. O primeiro, baseado em revisão bibliométrica de 217 estudos, mapeou a evolução global do tema, destacando tendências como co-digestão, aproveitamento de metano dissolvido e uso de tecnologias emergentes, MBR. O Brasil se sobressai com a participação de centros de referência como a Universidade de São Paulo e a Universidade Federal de Minas Gerais. O principal fundo financiador é de origem chinesa, e o Brasil ocupa posições de destaque no ranking global, segunda, terceira e décima posição, por meio do CNPq, do MCTI e da CAPES. O segundo artigo investigou a transição sociotécnica brasileira pelo Modelo Multinível (MLP), revelando um cenário e regime fragmentados, em que São Paulo lidera com 32,4% dos depósitos de patentes de biocombustíveis, seguido por Paraná (15%) e Rio de Janeiro (13,2%), enquanto Norte e Nordeste permanecem com participação marginal. No saneamento, a região Norte recebeu pouco mais de 10% do montante investido no Sudeste, apresentando lacuna de infraestrutura 4,4 vezes maior que o investimento realizado; no Nordeste, essa relação é de 2,2 vezes. Neste artigo também foram identificadas três fases-chave da transição brasileira: (i) experimentação inicial (1970–1990), (ii) projetos-piloto impulsionados por regulamentações (2000–2010) e (iii) a fase atual de expansão (após 2013), caracterizada por incentivos políticos como o RenovaBio e a net metering. Atualmente o Brasil se encontra na fase “take-off”, com previsão para avançar para o próximo nível, “breakthrough”, até 2033 no cenário otimista ou 2043 no realista. O terceiro artigo comparou Brasil e Espanha: a Espanha adota modelo “top-down”, com 70% das plantas voltadas ao saneamento, enquanto o Brasil segue modelo “bottom-up”, com 73% no setor agropecuário e apenas 13% no saneamento. Casos como El Prat (Espanha) e Franca (Brasil) mostram que a integração entre tecnologia, políticas públicas e governança territorial é determinante para o sucesso. Conclui-se que consolidar o uso do biogás em ETEs é viável e estratégico, exigindo políticas integradas, incentivos econômicos e inovação.
Abstract: Brazil has the largest park of UASB anaerobic reactors in the world, with high potential for biogas recovery in large-scale Wastewater Treatment Plants (WWTPs), although most of the biogas is still flared without energy use. The topic has gained relevance due to its potential to mitigate greenhouse gas emissions and reduce operational costs through self-consumption. This thesis aimed to analyze, from historical, technological, and comparative perspectives, the advances and challenges in biogas energy recovery in Brazilian WWTPs, structured around three articles. The first article, based on a bibliometric review of 217 studies, mapped the global evolution of the field, highlighting trends such as co-digestion, recovery of dissolved methane, and the use of emerging technologies such as MBR. Brazil stands out through reference centers such as the University of São Paulo (USP) and the Federal University of Minas Gerais (UFMG). The main funding source is Chinese, while Brazil occupies prominent positions in the global ranking—second, third, and tenth—through CNPq, MCTI, and CAPES. The second article examined the Brazilian sociotechnical transition using the Multi-Level Perspective (MLP), revealing a fragmented scenario and regime, with São Paulo leading with 32.4% of biofuel patent deposits, followed by Paraná (15%) and Rio de Janeiro (13.2%), while the North and Northeast have marginal participation. In sanitation, the North received just over 10% of the Southeast’s investment, with an infrastructure gap 4.4 times larger; in the Northeast, the gap is 2.2 times. Three key transition phases were identified: (i) initial experimentation (1970–1990), (ii) pilot projects driven by regulations (2000– 2010), and (iii) the current expansion phase (after 2013), characterized by policies such as RenovaBio and net metering. Currently, Brazil is in the take-off phase, with projected advancement to the breakthrough stage by 2033 in an optimistic scenario or 2043 in a realistic one. The third article compared Brazil and Spain: Spain follows a “top-down” model, with 70% of plants focused on sanitation, while Brazil adopts a “bottom-up” model, with 73% in the agricultural sector and only 13% in sanitation. Cases such as El Prat (Spain) and Franca (Brazil) demonstrate that the integration of technology, public policies, and territorial governance is crucial for success. The thesis concludes that consolidating biogas use in WWTPs is feasible and strategic, requiring integrated policies, economic incentives, and innovation.
Palavras-chave: Biogás
Metano
Bioenergia
Esgoto
Biogas
Methane
Bioenergy
Wastewater
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual de Feira de Santana
Sigla da instituição: UEFS
Departamento: DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS
Programa: Programa de Pós-Graduação em Modelagem em Ciências da Terra e do Ambiente
Citação: PORTO, Paula Marques Borges Vinhas. Avanços e desafios para a recuperação energética de Biogás em Estações de Tratamento de Esgoto brasileiras, 2025, 167 f., Tese (doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Modelagem em Ciências da Terra e do Ambiente, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede2.uefs.br:8080/handle/tede/2128
Data de defesa: 5-Set-2025
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