Techno-economic viability analysis of gasification technology as a sustainable alternative for electric power generation from municipal solid waste

• Published in: Gestão & Produção Vol. 28; no. 4
• Main Authors: Menezes Neto, João Teles de, Domingues, Elder Geraldo, Carvalhaes, Vinícius, Alves, Aylton José
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2021
• Subjects: Economic viability study; Energy use; Gasification; Municipal solid waste
• ISSN: 0104-530X; 1806-9649
• DOI: 10.1590/1806-9649-2021v28e5756

The present study has analyzed the techno-economic feasibility of applying gasification technology to the energy use of Municipal Solid Waste in an industrial plant. In that case, the obtained gas shall be used as an alternative source for electric energy generation. The technical feasibility analysis took into account the waste suitability to the gasification process, as well as the gasification process efficiency, through tests carried out in a testing plant, and an estimation of electric power was obtained. The economic viability studied the indicators Net Present Value, Internal Rate of Return and Discounted Payback considering the cash flow estimation from plant installation and operation. A univariate sensitivity analysis of Net Present Value has considered the variables with influence on the cash flow, such as the Minimum Attractiveness Return Rate, energy tariff, installed power, operating and maintenance costs and the undertaking unitary cost. The results suggested the technical feasibility considering both the suitability of the waste for the process and its efficiency, which reached values of 62% allowing to reach an estimated electric power of 1.46 MW. The economic viability was verified under the studied conditions. The sensitivity analysis showed that the economic viability was sensitive to the variation of some parameters estimated on cash flow, which in turn leads to an understanding of the need for subsidies as an incentive to the technology effective viability. This study provides decisions makers with data and information on how to adopt the gasification technology in Brazil. Resumo: Este estudo analisou a viabilidade técnica e econômica de aplicação da tecnologia de gaseificação no aproveitamento energético de Resíduos Sólidos Urbanos em planta industrial, na qual o gás obtido é fonte alternativa para geração de energia elétrica. A viabilidade técnica consistiu das análises de adequabilidade do resíduo ao processo, eficiência do processo de gaseificação, realizado em planta piloto, e estimativa de potência elétrica obtida. A análise de viabilidade econômica investigou os indicadores Valor Presente Líquido, Taxa Interna de Retorno e Payback Descontado, levando-se em consideração o fluxo de caixa da planta ao longo de sua vida útil. Realizou-se análise de sensibilidade univariada considerando os parâmetros chave que afetam o Valor Presente Líquido do projeto: taxa mínima de atratividade; tarifa de energia elétrica; potência instalada; custo de operação e manutenção; e custo unitário. Os resultados apontaram para a viabilidade técnica considerando a adequação do resíduo e a eficiência do processo de gaseificação, que alcançou taxa de 62%, permitindo, dadas as características e disponibilidade do resíduo, chegar a uma potência elétrica de cerca de 1,46 MW. Foi constatada a viabilidade econômica do projeto para as condições estudadas. A análise de sensibilidade mostrou que a viabilidade econômica é muito sensível à variação dos parâmetros considerados neste estudo. Tais parâmetros podem ser influenciados por fatores internos ou externos, levando ao entendimento da necessidade de subsídios como incentivo para efetiva viabilização da tecnologia. Este estudo fornece informações que auxiliam os tomadores de decisão sobre como agir para impulsionar a adoção dessa tecnologia no Brasil.