Analysis of the feasibility of electricity generation from biogas produced in wastewater treatment plants
DOI:
https://doi.org/10.19180/2177-4560.v19n22025p210-229Keywords:
Biogas, Sewage treatment, Renewable Energy, SustainabilityAbstract
Amidst the global discussion on reducing greenhouse gas emissions (GHG) and the energy transition to renewable sources, it is crucial to consider the use of all available energy sources. This study aims to evaluate the technical, economic and environmental feasibility of generating electricity from biogas from sewage treatment plants (STPs). To this end, a systematic literature review technique was used. This study sought to evaluate the use of biogas, which can be an important energy source, but is still little used today. The literature review indicated that, although there is technical feasibility, the high costs of implementing a plant to use biogas for energy in STPs limit its economic feasibility, being viable mainly in STPs that treat large volumes of sewage, with flows greater than 4.1 m³/s, for example. With flows of this size, the energy use of biogas has the potential to generate approximately 11 million kWh/month, allowing a return on investment applied to the plant in approximately 4 years.Downloads
References
ABES et al. Potencial de produção de biogás a partir do tratamento do esgoto: perspectivas para a universalização sustentável dos serviços de esgotamento sanitário no Brasil. São Paulo: Abiogás, 2021. 33 p.
ALVES, Marceluci de Oliveira. Biodigestores: fonte renovável de energia. VII Mostra Interna de Trabalhos de Iniciação Científica, 2014.
BASTOS, P. P. Z. Um ambiente para negócios: por que os mercados de carbono não podem evitar a catástrofe climática? Nota de Economia n.º 12, Projeto Transforma – Instituto de Economia, Unicamp, 13 mar. 2025. Disponível em: https://transformaeconomia.org/um-ambiente-para-negocios-por-que-os-mercados-de-carbono-nao-podem-evitar-a-catastrofe-climatica/. Acesso em: 10/09/2025.
BILOTTA, P.; ROSS, B. Z. L. Estimativa de geração de energia e emissão evitada de gás de efeito estufa na recuperação de biogás produzido em estação de tratamento de esgotos. Engenharia Sanitaria e Ambiental, v. 21, n. 2, p. 275–282, 20 jun. 2016.
BITTON, G. Microbial indicators of fecal contamination: application to microbial source tracking. Report submitted to the Florida Stormwater Association, v. 719, p. 4-6, 2005.
BRASIL. Ministério da ciência, tecnologia e inovação (MCTI). Estimativas anuais de emissões de gases de efeito estufa no Brasil. 3ª. Edição, 2016.
BRASIL. Ministério das Cidades. Projeto de Fomento ao Aproveitamento Energético de Biogás no Brasil – PROBIOGÁS. 2023. Disponível em: https://www.gov.br/cidades/pt-br/acesso-a-informacao/acoes-e-programas/saneamento/probiogas. Acesso em: 5 set. 2025, 13:30.
BRASIL. Ministério das Cidades. Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento – SNIS. Disponível em: https://www.gov.br/snis. Acesso em: 10 ago. 2022.
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Disponível em: https://www.gov.br/mma. Acesso em: 8 ago. 2022.
BRASIL. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. Probiogás. Guia técnico de aproveitamento energético de biogás em estações de tratamento de esgoto / Probiogás; organizadores, Ministério das Cidades, Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH (GIZ); autores, Bruno Silveira...[et al.]. – Brasília, DF: Ministério das Cidades, 2015.
BRASIL. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. Probiogás. Resultados do projeto de medições de biogás em reatores anaeróbios / Probiogás ; organizadores, Ministério das Cidades, Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH (GIZ); autores, Carolina Cabral... [et al.] – Brasília, DF: Ministério das Cidades, 2016.
CABRAL, Carolina Bayer Gomes. Avaliação da produção de biogás para fins energéticos em reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário. 2016. 139 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2016. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/169074. Acesso em: 8 abril 2025.
CALZA, Lana F. Avaliação dos custos de implantação de biodigestores e da energia produzida pelo biogás. Engenharia Agrícola, v.35, n.6, 2015.
CHERNICHARO, C. A. L. Reatores Anaeróbios. 2. ed. ver. e ampl. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - UFMG, v. 5, 2007. 377 p.
CIBIOGÁS. Panorama do biogás no Brasil 2021. Foz do Iguaçu: [s. n.], 2022. Disponível em: https://materiais.cibiogas.org/download-panorama-do-biogas-no-brasil-2021. Acessado em: 05/09/25, às 12h31.
COLDEBELLA, A. et al. Viabilidade da geração de energia elétrica através de um motor gerador utilizando biogás da suinocultura. INFORME GEPEC. Vol. 12, nº2, 2008.
COSTA, D. F. d. Geração de energia elétrica a partir do biogás do tratamento de esgoto. 2006. Dissertação (Mestrado em Energia) - Energia, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006. doi:10.11606/D.86.2006.tde-18062024-143823. Acesso em: 2025-09-10.
DEUBLEIN, D.; STEINHAUSER, A. Biogas from Waste and Renewable Resources. 2nd Ed. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH e Co KGaA, 2011. 550 p.
FÁBIO JOSÉ BIANCHETTI et al. Ferramenta computacional para gestão da recuperação energética e da pegada de carbono em estações de tratamento de esgoto baseadas em reatores anaeróbios. Engenharia sanitária e ambiental/Engenharia sanitaria e ambiental, v. 28, 1 jan. 2023.
GARCIA et al. (2020). Viabilidade econômica para geração de energia elétrica a partir do biogás produzido em estação de tratamento de esgoto. Rev. Gest. Ambient. E Sust. – GeAS, 9(1), 1-17, e13443. https://doi.org/10.5585/geas.v9i1.13443.
GOMES et al. (2017). ESTUDO DA PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DE BIOGÁS COM E SEM PURIFICAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO. The Journal of Engineering and Exact Sciences. 3. 10.18540/jcecvl3iss7pp0899-0919.
HERNANDEZ, O. A. D. Avaliação de sistemas de medição para controle de processo em tempo real em uma estação de tratamento de esgoto sanitário que utiliza reatores UASB. 2019. 186 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
INSTITUTO TRATA BRASIL. Ranking do saneamento. Brasil, 2023. 20 p. Disponível em: https://tratabrasil.org.br/wp-content/uploads/2023/03/Resumo-Executivo-digital-FINAL.pdf. Acesso em: 18 jul. 2024.
JUCÁ, M. F. Estudo da geração, percolação e emissão de gases no aterro de resíduos sólidos da Muribeca/PE. 2003. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Pernambuco.
LEITÃO, F. O.; DIAS, C. P.; BRISOLA, M. V. MENSURAÇÃO DA CAPACIDADE DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO TRATAMENTO DOS DEJETOS SUÍNOS. Informe GEPEC, [S. l.], v. 24, n. 1, p. 91–115, 2020. DOI: 10.48075/igepec.v24i1.22844. Disponível em: https://e-revista.unioeste.br/index.php/gepec/article/view/22844. Acesso em: 20 jul. 2024.
LIMA, C. C.; CARVALHO, L. M. de O. A produção de energia elétrica, a exaustão ambiental da fonte hídrica e a opção proveniente da base eólica renovável. Revista Brasileira de Energias Renováveis, v.5, n.1, 2018.
LIMA, M. F. de. Produção de biogás a partir de lodo de esgoto em condições mesofílicas e termofílicas. 2015. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Pernambuco.
LOPES et al. (2020). DESENVOLVIMENTO DE UM BIODIGESTOR DE BAIXO CUSTO APLICADO NA AGRICULTURA FAMILIAR. Revista Brasileira de Engenharia de Biossistemas. 14. 8. 10.18011/bioeng2020v14n1p8-15.
MARIN, D. B. et al. Avaliação qualiquantitativa de biogás em unidade de produção de suínos e seu reaproveitamento energético. Revista Agrogeoambiental, [S. l.], v. 10, n. 4, 2019. DOI: 10.18406/2316-1817v10n420181247. Disponível em: https://agrogeoambiental.ifsuldeminas.edu.br/index.php/Agrogeoambiental/article/view/1247. Acesso em: 20 jul. 2024.
MARQUES, L. Capitalismo e colapso ambiental / Luiz Marques. - Campinas, SP: Editora da Unicamp, 2015
MARTINS, F.; OLIVEIRA, P. Análise econômica da geração de energia elétrica a partir do biogás na suinocultura. Energia na Agricultura, v.31, n.3, 2011.
MATOS, M. D. D.; PATERNOSTRO, A. de G. PESQUISA EXPLORATÓRIA DE TECNOLOGIAS PARA GERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DO TRATAMENTO DE EFLUENTE LÍQUIDO. Cadernos de Prospecção, [S. l.], v. 11, n. 1, p. 114, 2018. DOI: 10.9771/cp.v11i1.23199. Disponível em: https://periodicos.ufba.br/index.php/nit/article/view/23199. Acesso em: 20 jul. 2024.
MATTOS, J. et al. Metodologias de amostragem de siloxanos em biogás e biometano: análise crítica e aplicabilidade no cenário brasileiro. Engenharia sanitária e ambiental/Engenharia sanitaria e ambiental, v. 27, n. 6, p. 1059–1065, 1 nov. 2022.
MATTOS, J. et al. Part A: Advances in tools and techniques for estimating biogas production and treatment in anaerobic-based STPs Technical Note 1 - Topics of interest. Cadernos Técnicos Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 1, n. 1, p. 5–19, 1 jan. 2021.
MELLER, L. de L. Quantificação de emissões de gases de efeito estufa em estação de tratamento biológico de efluentes: estudo de caso da ETE CASAN Lagoa da Conceição, Florianópolis-SC. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Sanitária e Ambiental) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2025.
MOURA, L. R. de; DIAS, S. L. F. G.; JUNQUEIRA, L. A. P. Um olhar sobre a saúde do catador de material reciclável: uma proposta de quadro analítico. Ambiente e Sociedade, v. no 2018, p. 01-20, 2018 Tradução. Disponível em: https://doi.org/10.1590/1809-4422asoc0107r2vu18l1ao. Acesso em: 13 abr. 2024.
OKOLI, C.; SCHABRAM, K. A Guide to Conducting a Systematic Literature Review of Information Systems Research. Sprouts: Working Papers on Information Systems, v. 10, n. 26, 2010.
OLIVEIRA, H. R. et al. Biogas potential of biowaste: A case study in the state of Rio de Janeiro, Brazil. Renewable Energy, v. 221, p. 119751–119751, 1 fev. 2024.
ONU-HABITAT. População mundial será 68% urbana até 2050. Brasília, DF, 1º jul. 2022. Disponível em: https://brasil.un.org/pt-br/188520-onu-habitat-popula%C3%A7%C3%A3o-mundial-ser%C3%A1-68-urbana-at%C3%A9-2050. Acesso em: 5 set. 2025.
PEREIRA, V. da S. F. BIODIGESTORES EM PROPRIEDADES RURAIS: ESTUDO DE CASO DE CANTAGALO/RJ – Trabalho de Conclusão de Curso: Engenharia Civil – UFRJ/Campos Macaé - Vinicius da Silva Ferreira Pereira. Orientação: Profa. Dra. Monique Amaro de Freitas Rocha Nascimento – Rio de Janeiro, 2021. 63 f.
PEREIRA, V. da S. F. Publicações por ano, periódico e quantidade. Base de Periódicos da CAPES, 2024. Disponível em: https://www.periodicos.capes.gov.br/. Acesso em: 04 abr. 2024.
PODER360. População mundial chegará a 8,09 bilhões em 2025. Poder360, 31 dez. 2024. Disponível em: https://www.poder360.com.br/poder-internacional/populacao-mundial-chegara-a-809-bilhoes-em-2025/. Acesso em: 5 set. 2025.
PREFEITURA MUNICIPAL DE AMERICANA. Existência e importância da ETE. Americana, 2023. Disponível em: https://www.americana.sp.gov.br/americana-index.php?a=noticia&id=28858. Acesso em: 5 set. 2025.
RAFAEL, G. et al. Part A: Advances in tools and techniques for estimating biogas production and treatment in anaerobic-based STPs Technical Note 2 - Software for estimation of biogas production in UASB reactors - ProBio 2.0. Cadernos Técnicos Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 1, n. 1, p. 21–34, 1 jan. 2021.
RAIMUNDO, D. R. et al. Estudo das emissões evitadas de GEE e da viabilidade econômica da produção energética do biogás gerado no tratamento de efluentes, aplicados à cidade de pouso alegre – MG. Revista Brasileira de Energias Renováveis, v.6, n.5, p. 995-1016, 2017.
ROCKSTRON, J. A safe operating space for humanity. Nature. v.461, n24, p. 472-475, 2009.
ROSA, A. P. et al. Potencial energético e alternativas para o aproveitamento do biogás e lodo de reatores UASB: estudo de caso Estação de tratamento de efluentes Laboreaux (Itabira). Engenharia Sanitaria e Ambiental, v. 21, n. 2, p. 315–328, 20 jun. 2016.
ROSENFELDT, S. et al. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. Probiogás. Análise da viabilidade técnico-econômica de produção de energia elétrica em ETEs no Brasil a partir do biogás/Probiogás; organizadores, Ministério das Cidades, Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH (GIZ); Brasília, DF: Ministério das Cidades, 2016.
ROSSETTO, C. & SOUZA, S. & KLAUS, O. (2014). DESEMPENHO DE MOTOR-GERADOR DE CICLO OTTO OPERADO COM GASOLINA E BIOGÁS PROVENIENTE DE SUINOCULTURA / PERFORMANCE MOTOR-GENERATOR OPERATED WITH OTTO CYCLE GASOLINE AND BIOGAS FROM THE PIG. Revista Brasileira de Engenharia de Biossistemas. 8. 10.18011/bioeng2014v8n1p34-42.
SANTANA, M. & CARVALHO, E. & ANDRADE, K.. (2020). Estudo do potencial para geração de energia a partir dos efluentes sanitários gerados no Centro Universitário Cesmac. Diversitas Journal. 5. 2597-2607. 10.17648/diversitas-journal-v5i4-1151.
SEMAE. Serviço Municipal Autônomo de Água e Esgoto (2011). “Estudo Técnico de Viabilidade – Cogeração de Energia a partir de biogás e do Lodo Proveniente de Reatores Anaeróbios da ETE Rio Preto”. São José do Rio Preto: SP, 42 p.
SILVA, E. Avanços tecnológicos em ETEs. Saluta, 2024. Disponível em: https://saluta.com.br/avancos-tecnologicos-em-etes/. Acesso em: 5 set. 2025.
SILVA, H. J. DA. PRODUÇÃO DE BIOFERTILIZANTES E APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DO BIOGÁS PROVENIENTE DA DIGESTÃO ANAERÓBIA DO LODO PRODUZIDO EM ETE: UMA AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DA CIDADE DE CRISTINA (MG). Revista Brasileira de Energias Renováveis, v. 4, n. 4, 1 dez. 2015.
SILVEIRA, L. C. da; et al. Guia técnico de aproveitamento energético de biogás em estações de tratamento de esgoto. Brasília: Programa de Energia para o Brasil, 2015. Disponível em: https://antigo.mdr.gov.br/images/stories/ArquivosSNSA/probiogas/probiogas-guia-etes.pdf. Acesso em: 8 abril 2025.
SOARES, I. P. [et al.]. Biogás e suas contribuições para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável. Brasília, DF: Embrapa Agroenergia, 2022. 29 p. il. color. (Documentos / Embrapa Agroenergia, ISSN 2177-4439; 49).
SOUSA, A. L.; RIZZATTO, M. L.. Produção de biogás a partir de resíduos orgânicos: uma revisão. Scientific Electronic Archives, [S. l.], v. 15, n. 2, 2022. DOI: 10.36560/15220221511. Disponível em: https://sea.ufr.edu.br/index.php/SEA/article/view/1511. Acesso em: 20 jul. 2024.
SMANIOTTO, B., & BECKER, M. R. 2025. Viabilidade técnica e econômica de uma planta de biogás para aproveitamento de resíduos orgânicos em Foz do Iguaçu-PR. Revista Políticas Públicas & Cidades, 14(1), e1584. https://doi.org/10.23900/2359-1552v14n1-64-2025
TANAKA et al. (2020). Simulação de um modelo de otimização de biodigestores para a produção sustentável de bioenergia. Brazilian Journal of Business. 2. 1140-1150. 10.34140/bjbv2n2-021.
VON SPERLING, M. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. Vol. 1. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 3. ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - UFMG. v. 1. 452p. [S.l.]. 2005.
WÓRTICE. Como funcionam as turbinas em uma usina termoelétrica e sua importância para a geração de energia. Sertãozinho, SP, 12 ago. 2024. Disponível em: https://wortice.com.br/como-funcionam-as-turbinas-em-uma-usina-termoeletrica-e-sua-importancia-para-a-geracao-de-energia. Acesso em: 5 set. 2025.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Vinícius da Silva Ferreira Pereira, Gabriel de Pinna Mendez, Augusto Eduardo Miranda Pinto
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
The authors of the manuscript submitted to Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego, hereby represented by the corresponding author, agree to the following terms:
The authors retain the copyright and grant Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego the right of first publication.
At the same time the work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License, allowing third parties to copy and redistribute the material in any medium or format and to remix, transform, and build upon its content for any legal purpose, even commercially, provided the original work is properly cited.
Authors will not receive any material reward for the manuscript and Essentia Editora will make it available online in Open Access mode, through its own system or other databases.
Authors are authorized to enter into additional contracts separately for non-exclusive distribution of the version of the work published in Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego (eg, publish in institutional repository or as book chapter), with acknowledgment of authorship and initial publication in this journal.
Authors are permitted and encouraged to publish and distribute their work online (eg, in institutional repositories or on their personal page) at any point after the first publication of the article by Boletim do Observatório Ambiental Alberto Ribeiro Lamego.
Essentia Editora may make normative, orthographic and grammatical changes in the originals in order to maintain the standard language, with the final consent of the authors.
The content and opinions expressed in the manuscript are the sole responsibility of the author (s).
1.png)
