Plataforma digital de tomada de decisão para economia circular em estações de tratamento de esgoto

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Anicio, Sabrina de Oliveira
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-21102024-175054/
Resumo: A adoção no saneamento de alternativas que, de alguma forma, contribuam para a expansão do acesso de forma sustentável, se torna cada vez mais necessária. Um conceito que pode ser aplicado aos sistemas de saneamento de forma a gerar impactos positivos em todas as dimensões da sustentabilidade é o de economia circular. Implementar a economia circular como estratégia possibilita a minimização ou até mesmo erradicação do despejo dos resíduos do tratamento de esgoto no meio ambiente, pela utilização energética do biogás, do lodo de esgoto como fonte de nutrientes para a agricultura, e do esgoto tratado enquanto água de reúso, permitindo também reduzir custos e captar recursos financeiros adicionais pela comercialização desses produtos. No contexto da economia circular em Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs), este trabalho teve como objetivo desenvolver uma plataforma digital de suporte à tomada de decisão para planejamento da economia circular em sistemas de tratamento de esgoto doméstico em áreas urbanas. A plataforma computacional é de livre acesso, desenvolvida a partir do Microsoft Excel, programada como um software interativo de tomada de decisão e registrada sob uma licença Creative Commons. A ferramenta, a partir de determinados parâmetros de entrada característicos dos sistemas, avalia as melhores alternativas para o gerenciamento dos resíduos de ETEs dentro de uma perspectiva circular, considerando indicadores de sustentabilidade e com foco em tecnologias e processos de recuperação de recursos a partir do lodo de esgoto e do efluente secundário. Nesse sentido, este trabalho foi estruturado a partir de 4 etapas principais: 1) Revisão de literatura; 2) Desenvolvimento do modelo de tomada de decisão (dividido em Objetivo da investigação, Desenvolvimento da hipótese, Simulação da implementação, Avaliação de diferentes cenários, e Avaliação do modelo); 3) Avaliação de aspectos ambientais, financeiros e sociais e avaliação geral da plataforma digital; e 4) Questionário sobre economia circular em ETEs das Bacias PCJ. A plataforma conta com contextos de legislações, parâmetros de design e custos específicos para o Brasil e o estado de São Paulo, o que permite desenvolver simulações mais acuradas para a realidade local, permitindo também interatividade na análise dos cenários. Como resultados das simulações, observou-se que processos complementares de higienização de lodo podem reduzir os custos operacionais em até cerca de 50%. Os custos por tonelada de lodo são menores conforme aumenta a quantidade de lodo processado, por economia de escala. De maneira similar, quanto maior a produção de água de reúso, menores são os custos associados. Observou-se, também, que processos mais complexos e que geram produtos mais atrativos e com maiores aplicações tendem a apresentar maiores custos. Espera-se que a plataforma digital seja utilizada como estratégia para a tomada de decisão para entidades governamentais, agências reguladoras e operadoras, que possam utilizar essas informações como base para financiamentos no setor, além de orientar processos e contratos de concessão de serviços de saneamento, contribuindo para a expansão progressiva de práticas circulares nesses sistemas.
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Implementar a economia circular como estratégia possibilita a minimização ou até mesmo erradicação do despejo dos resíduos do tratamento de esgoto no meio ambiente, pela utilização energética do biogás, do lodo de esgoto como fonte de nutrientes para a agricultura, e do esgoto tratado enquanto água de reúso, permitindo também reduzir custos e captar recursos financeiros adicionais pela comercialização desses produtos. No contexto da economia circular em Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs), este trabalho teve como objetivo desenvolver uma plataforma digital de suporte à tomada de decisão para planejamento da economia circular em sistemas de tratamento de esgoto doméstico em áreas urbanas. A plataforma computacional é de livre acesso, desenvolvida a partir do Microsoft Excel, programada como um software interativo de tomada de decisão e registrada sob uma licença Creative Commons. A ferramenta, a partir de determinados parâmetros de entrada característicos dos sistemas, avalia as melhores alternativas para o gerenciamento dos resíduos de ETEs dentro de uma perspectiva circular, considerando indicadores de sustentabilidade e com foco em tecnologias e processos de recuperação de recursos a partir do lodo de esgoto e do efluente secundário. Nesse sentido, este trabalho foi estruturado a partir de 4 etapas principais: 1) Revisão de literatura; 2) Desenvolvimento do modelo de tomada de decisão (dividido em Objetivo da investigação, Desenvolvimento da hipótese, Simulação da implementação, Avaliação de diferentes cenários, e Avaliação do modelo); 3) Avaliação de aspectos ambientais, financeiros e sociais e avaliação geral da plataforma digital; e 4) Questionário sobre economia circular em ETEs das Bacias PCJ. A plataforma conta com contextos de legislações, parâmetros de design e custos específicos para o Brasil e o estado de São Paulo, o que permite desenvolver simulações mais acuradas para a realidade local, permitindo também interatividade na análise dos cenários. Como resultados das simulações, observou-se que processos complementares de higienização de lodo podem reduzir os custos operacionais em até cerca de 50%. Os custos por tonelada de lodo são menores conforme aumenta a quantidade de lodo processado, por economia de escala. De maneira similar, quanto maior a produção de água de reúso, menores são os custos associados. Observou-se, também, que processos mais complexos e que geram produtos mais atrativos e com maiores aplicações tendem a apresentar maiores custos. Espera-se que a plataforma digital seja utilizada como estratégia para a tomada de decisão para entidades governamentais, agências reguladoras e operadoras, que possam utilizar essas informações como base para financiamentos no setor, além de orientar processos e contratos de concessão de serviços de saneamento, contribuindo para a expansão progressiva de práticas circulares nesses sistemas.The adoption of alternatives in drinking water and sanitation systems that somehow contribute to expanding access in a sustainable way is becoming increasingly necessary. One concept that can be applied to drinking water and sanitation systems to generate positive impacts on all dimensions of sustainability is circular economy. Implementing circular economy as a strategy makes it possible to minimize or even eradicate the discharge of sewage treatment waste into the environment, by using biogas for energy, sewage sludge as a source of nutrients for agriculture, and treated wastewater as reuse water, while also making it possible to reduce costs and raise additional financial resources by marketing these products. In the context of the circular economy in Wastewater Treatment Plants (WWTPs), the aim of this work was to develop a digital decision-making support platform for planning circular economy in domestic wastewater treatment systems in urban areas. The computer platform is freely accessible, developed using Microsoft Excel, programmed as an interactive decision-making software and registered under a Creative Commons license. Based on certain input parameters characteristic of the systems, the tool evaluates the best alternatives for managing waste from wastewater treatment plants from a circular perspective, considering sustainability indicators and focusing on technologies and processes for recovering resources from sewage sludge and secondary effluent. In this sense, this work was structured around 4 main stages: 1) Literature review; 2) Development of the decision-making model (divided into Objective of the investigation, Development of the hypothesis, Simulation of the implementation, Evaluation of different scenarios, and Evaluation of the model); 3) Evaluation of environmental, financial and social aspects and general evaluation of the digital platform; and 4) Survey on circular economy in WWTPs in the PCJ Watersheds. The platform has specific legislation, design parameters and costs for Brazil and the state of São Paulo, which makes it possible to develop more accurate simulations for the local reality, while also allowing interactivity in the analysis of scenarios. The results of the simulations show that complementary sludge sanitization processes can reduce operating costs by up to 50%. Costs per ton of sludge are lower as the amount of sludge processed increases, due to economies of scale. Similarly, the higher the production of reuse water, the lower the associated costs. It was also observed that more complex processes that generate more attractive products with greater applications tend to have higher costs. It is hoped that the digital platform will be used as a decision-making strategy for government entities, regulatory agencies and operators, who can use this information as a basis for financing in the sector, as well as guiding processes and concession contracts for sanitation services, contributing to the progressive expansion of circular practices in these systems.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMalheiros, Tadeu FabricioAnicio, Sabrina de Oliveira2024-09-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-21102024-175054/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/openAccesspor2024-10-23T21:01:02Zoai:teses.usp.br:tde-21102024-175054Biblioteca 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:27212024-10-23T21:01:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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