Estimation of the energy recovery potential of biogas from UASB reactors in the state of Rio Grande do Sul

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X91480

Keywords:

Wastewater treatment, Anaerobic digestion, Biogas

Abstract

The increase in sewage collection and treatment rates in Rio Grande do Sul (RS) should be guided by environmentally and economically sustainable practices. Anaerobic digestion, through UASB reactors, thus becomes potentially attractive because it allows, in addition to sewage treatment, the generation and collection of biogas - a biofuel with a high methane percentage. Therefore, the present work has investigated the scope of UASB reactors’ operation in Rio Grande do Sul, identifying that 76.5% of its Sewage Treatment Plants (STPs) use anaerobic technology, with 1/3 having UASB reactors. Using self-monitoring data from the sectioned STPs and through the Chemical Oxygen Demand (COD) conversion methodology adapted from Lobato, Chernicharo, and Souza (2012) – incorporating a methane solubility fluctuation factor to better estimate losses in the liquid phase –, the energy potential of biogas generation in the state was estimated in three different scenarios. The results demonstrate that Rio Grande do Sul has low potential in this field due to the large number of small STPs, sewage with low COD concentration, and high methane losses in the liquid phase. Future individualized studies that address the financial viability are necessary, encompassing the perspective of less noble uses of biogas in order to provide additional revenue to the state's STPs.

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Author Biographies

Heron Vasconcellos Dilélio, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Environmental Engineer, graduated from the Federal University of Rio Grande do Sul and Master's student in the Graduate Program in Water Resources and Environmental Sanitation (PPGRHSA)

Maria Cristina de Almeida Silva, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Bioprocess and Biotechnology Engineer from the State University of Rio Grande do Sul (UERGS).
Master's and PhD in Water Resources and Environmental Sanitation from the Institute of Hydraulic Research of the Federal University of Rio Grande do Sul (IPH/UFRGS). Adjunct Professor in the Department of Hydraulic Works at IPH/UFRGS. Visiting Professor at the University of Minnesota Duluth, in the United States, from August to October 2024. Permanent professor of the Postgraduate Program in Water Resources and Environmental Sanitation at IPH/UFRGS. Permanent professor of the Professional Master's Degree in National Network in Management and Regulation of Water Resources (ProfÁgua), IPH/UFRGS Pole. Leader of the CNPq Bioenergy and Environment Research Group. Develops work in the area of ​​Environmental Sanitation, with emphasis on water quality, treatment of industrial and domestic effluents, biological treatment processes, anaerobic processes, biogas generation, bioenergy, biorefineries, waste and effluent valorization, sanitation management and preparation of municipal basic sanitation plans. Several articles in Journals and Events, highlighting an article in Scientific Reports, Portfolio Nature, in 2024. Organizer of Technical/Scientific Events in Brazil and abroad, such as 8 Symposium on Sustainable Systems, 3, 4 and 5 International Congress of Luso-Brazilian Environmental Engineering, 1 ProfÁgua UFRGS Meeting, IV and V Student Seminar in Water Science.

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Published

2025-05-21

How to Cite

Dilélio, H. V., & Silva, M. C. de A. (2025). Estimation of the energy recovery potential of biogas from UASB reactors in the state of Rio Grande do Sul. Ciência E Natura, 47(esp. 2), e91480. https://doi.org/10.5902/2179460X91480

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