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ANÁLISE ESTRATÉGICA DO

APROVEITAMENTO DO BIOGÁS PARA

GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM

ATERROS

Marcilio Jose Cursino Soares de Araujo (ITEP)

[email protected]

HUMBERTO ALENCAR DE SA (ITEP)

[email protected]

Soraya Giovanetti El-Deir (ITEP)

[email protected]

Planejamento Estratégico Setorial requer estudos das forças setoriais,

buscando o entendimento de tendências resultantes. O aproveitamento

do biogás, proveniente da decomposição anaeróbica de resíduos

urbanos em aterros sanitários, para a pprodução de energia elétrica

no Brasil, é um dos segmentos focados no desenvolvimento sustentável.

Há exigência legal para a substituição dos vazadouros a céu aberto,

até 2014, por aterros sanitários. Através de Análise de Swot, foi

realizada análise setorial e desenhadas recomendações, para um

Planejamento Estratégico Setorial. Deve ser considerado o uso de

biogás para a elevação da sustentabilidade energética das

comunidades e diminuição dos impactos processuais da matriz

energética brasileira, que em muito está baseada em energias

altamente impactantes, mesmo que consideradas oficialmente como

energias limpas. Entretanto, há necessidade de se realizar

planejamento a médio e longo prazos, estabelecendo estratégias de

diminuição gradual do rejeito para disposição final usando

ferramentas da gestão ambiental, como o 3R.

Palavras-chaves: Biogás. Análise Swot. Energia elétrica.

XXXII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Desenvolvimento Sustentável e Responsabilidade Social: As Contribuições da Engenharia de Produção

Bento Gonçalves, RS, Brasil, 15 a 18 de outubro de 2012.



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1. Introdução

A geração de resíduos sólidos está relacionada com o estilo de vida da população, padrão de

consumo e cultura. A coleta, tratamento e disposição adequada destes resíduos reflete na

qualidade de vida da população, sendo esta uma preocupação dos ambientalistas e gestores

públicos (PECORA, 2006). A Lei 12.305/2010 (BRASIL, 2010), Política Nacional de

Resíduos Sólidos (PNRS), determina que até 2014 as cidades deverão ter aterros sanitários.

Os índices de geração e coleta de resíduos sólidos urbanos por habitante superaram mais de

seis vezes o índice de crescimento populacional do país (IBGE, 2010), demonstrando a

necessidade de adoção imediata de sistema de gestão de resíduos. Esta deve ser estruturada

com perspectiva de longo prazo, plena adequação ambiental e atualização tecnológica,

utilização de capital para investimento e operacionalização, por meio de Parcerias Público-

Privadas (ABRELPE, 2010).

O setor elétrico brasileiro vem utilizando incentivos para uso da biomassa na geração de

energia elétrica, regulamentada pela Lei 10.438/2002 (BRASIL, 2002), onde estabelece que

3.300 MW da potência instalada seja adicionadas ao sistema elétrico a partir de fontes de

energia renováveis (eólica, pequenas hidrelétricas e biomassa). Os produtores desta energia

terão garantia de venda por até 15 anos e o estabelecimento de valor de referência (PECORA,

2006), o que irá reduzir a emissão de gases de efeito estufa (COSTA, 2002). O Brasil tem

imenso potencial para a utilização do biogás, apesar da desordem observada na destinação dos

resíduos sólidos (IBGE, 2002). Há um potencial de geração de energia superior a 350 MW,

mas apenas 20 MW são explorados (ZULAUF, 2004).

Segundo Lima (2005), resíduos urbanos são fontes energéticas alternativas, com custos

decrescentes e possibilidade de inserção no Mecanismo de Desenvolvimento Limpo e

Créditos de Carbono. A Cetesb (1999, apud VANZIN, 2012) afirma que a geração de metano

de lixo no país é de 677 Gg, com densidade de 0,716 kg.m-3

, sendo 945 milhões de m3.ano

-1.

Como o metano representa 55% do volume do biogás, chega-se a 1718 milhões.m3.ano

-1 de

CH4. Com recuperação/captação de 90%, estariam disponíveis 1546 m3 de biogás para

geração de energia elétrica. Landin e Azevedo (2008) concluíram que, multiplicando o valor

1546 m3 pelo poder calorífico do biogás, obtêm-se 3748122,4 x 1010 joules, sendo que cada

joule corresponde a 1 watt.segundo-1

. Dividindo esse valor por 3.600 seg e multiplicando o

resultado pela eficiência do motor a combustão interna, encontra- se a energia disponível de

2,1 TWh, suficiente para alimentar uma cidade de 875 mil residências com consumo médio

mensal de 200 KWh. Desta forma, a geração de energia por meio do biogás produzido em

aterros enquadra-se nos quesitos de desenvolvimento sustentável (FIGUEIREDO, 2007).

Entretanto este setor apresenta características particulares que oferecem riscos e vantagens

competitivas. O conhecimento destas forças, através da Análise de Swot, e a definição de

tendências, poderão auxiliar no Planejamento Estratégico Setorial, elevando a eficiência e

efetividade, sendo esta a perspectiva deste artigo.

2. Referencial teórico

A disposição dos resíduos sólidos em aterros sanitários tem aumentado nos últimos anos

(IBGE, 2010). Em 2000, 17,3% dos municípios utilizavam aterros sanitários para a destinação

final, em 2008 passaram para 27,7%. Cerca de metade dos 5.564 municípios brasileiros ainda



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depositam seus resíduos em lixões, e o percentual de cidades com aterros controlados

permaneceu estagnado por anos. Em 2000, 22,3% dos municípios tinham aterros sanitários,

em 2008, 22,5%. As 13 maiores cidades do país coletam 35% do lixo urbano, sendo os locais

de disposição final adequados (MONTEIRO et al., 2001).

A problemática da geração de resíduos sólidos está vinculada ao poder aquisitivo e nível

educacional. Quanto mais instruída e rica a população, maior será a produção de resíduos

sólidos (MONTEIRO et al, 2001). Na PNRS (BRASIL, 2010), os resíduos foram ratificados

como bem de valor econômico e social, gerador de renda e trabalho, promotor de cidadania.

Nesta, resíduos sólidos é todo material, substância, objeto ou bem descartado resultante de

atividades humanas em sociedade, cuja destinação final se procede nos estados sólido ou

semissólido, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornem

inviável o lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d’água, ou exijam para isso

soluções técnicas ou economicamente inviáveis, em face da melhor tecnologia disponível. Já

rejeitos são resíduos sólidos que, depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e

recuperação por processos tecnológicos disponíveis e economicamente viáveis, não

apresentem outra possibilidade que não a disposição final ambientalmente adequada. Neste

caso, os gases usados como energia são considerados resíduos sólidos, sendo passiveis de

usos. Já para a Norma Brasileira 10004 (ABNT, 1987) define-se como resíduo sólido, todo

resíduo nos estados sólido e semi sólido, que resultam de atividade antrópica, de origem

industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de varrição.

Segundo Pecora (2006) biogás é uma mistura gasosa combustível, produzida através da

digestão anaeróbia, processo fermentativo. A produção de biogás é possível a partir de

diversos resíduos orgânicos, como estercos de animais, lodo de esgoto, lixo doméstico,

resíduos agrícolas, efluentes industriais e plantas aquáticas. Nesse caso, quando a digestão

anaeróbia é realizada em biodigestores especialmente planejados, a mistura gasosa produzida

pode ser usada como combustível, o qual, além de seu alto poder calorífico, de não produzir

gases tóxicos durante a queima e de ser uma ótima alternativa para o aproveitamento do lixo

orgânico, ainda deixa como resíduo um lodo que é um excelente biofertilizante.

A composição típica do biogás é cerca de 60% de metano, 35% de dióxido de carbono e 5%

de uma mistura de hidrogênio, nitrogênio, amônia, ácido sulfídrico, monóxido de carbono,

aminas voláteis e oxigênio (WEREKO-BROBBY, HAGEN, 2000). Dependendo da eficiência

do processo, o biogás chega a conter entre 40% e 80% de metano (PECORA, 2006). Visto ser

uma fonte de energia, o biogás pode ser utilizado para iluminação de residências, aquecimento

de água, além de aquecimento de caldeiras e fornos em usos industriais. O biogás não é

tóxico, porém atua sobre o organismo humano diluindo o oxigênio. Não é solúvel em água e

sua combustão libera resíduos em concentrações muito baixas. Por apresentar alta combustão,

o biogás necessita ser continuamente drenado para evitar explosões (LIMA, 2005).

Na implementação dos objetivos e metas estabelecidos na PNRS está previsto o uso de

instrumentos objetivando o desenvolvimento de pesquisas e novos produtos, métodos e

técnicas com vistas à promoção da reciclagem, reutilização, tratamento e disposição dos

rejeitos. No que tange ao aproveitamento do biogás oriundo de aterros sanitários, a Política

prevê incentivos fiscais, financeiros e creditícios para os municípios ou pessoas jurídicas de

direito privado, encarregados da gestão, desde que tenha comprovada viabilidade técnica e

ambiental, e a implantação de programa de monitoramento de emissão de gases tóxicos

aprovado pelo órgão ambiental.



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Buscando auxiliar na compreensão deste setor, identificando as diversas forças que interagem

na atividade de uso do biogás, o presente artigo levanta discussão através da Análise de Swot

e estabelecimento de prioridades para o Planejamento Estratégico Setorial, pretendendo ser

útil para o fortalecimento deste insumo no país.

3. Metodologia

Partindo de levantamento bibliográfico, foi realizada aproximação ao tema, estruturando a

entrevista. Houve diálogo com 5 especialistas, seguindo o método Ad Hoc (BRAGA et al,

2009) que deram subsídio a consolidação do conhecimento sobre as forças que interagem no

aproveitamento do biogás para a geração de energia, buscando identificar os pontos fortes e

fracos, ameaças e oportunidades (Figura 1), a partir de um aterro sanitário hipotético.

AVALIAÇÃO INTERNA AVALIAÇÃO EXTERNA

Pontos Fortes (Strengths) Oportunidades (Oportunities)

Pontos Fracos (Weakness) Ameaças (Threats)

Figura 1 – Modelo de análise de Swot (PORTER, 1990)

Para a identificação dos pontos mais relevantes para o Planejamento Eestratégico, todos os

pontos foram ordenados em relação a urgência e relevância (EL-DEIR et al., 2011).

4. Resultados e discussão

Segundo Ensinas (2003) a disposição final dos rejeitos é um grave problema ambiental dos

centros urbanos, sendo um desafio encontrar soluções de reuso viáveis financeiramente. Esta

problemática apresenta tendência de agravamento, visto ao aumento do consumo de bens

descartáveis de curta duração ou com obsolescência programada. A destinação correta dos

resíduos sólidos deve ser os aterros sanitários e, como se constata, essa não é a destinação

final dos resíduos gerados na maioria das cidades brasileiras. A partir de uma unidade

hipotética que apresente central de biogás, observa-se que a gestão será definidor dos

preceitos técnicos e operacionais da unidade.

Compreende-se gestão ambiental como o conjunto de políticas e práticas administrativas e

operacionais que levam em conta saúde e segurança das pessoas e proteção do ambiente por

meio da eliminação ou mitigação de impactos ambientais de empreendimentos ou atividades

antrópicas (SEIFFERT, 2009). Consiste num conjunto de medidas que visam controle sobre o

impacto ambiental de uma atividade (BARBIERI, 2007). Neste sentido, Gomes et al (2010), a

partir da Análise Swot, é possível identificar os pontos fortes e fracos, oportunidades e

ameaças relativas a um setor ou a um caso específico, tornando mais fácil a adoção de uma

atitude sustentável.

4.1. Análise do Ambiente Interno

Com o foco nas forças atuantes nos aterros sanitários (Figura 2), observa-se que a localização

onde está instalado um aterro sanitário favorece o seu uso para a produção e fornecimento de

energia elétrica para as comunidades que vivem no seu entorno, além dos benefícios

socioambientais.



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FORÇAS

FO1 Viabilidade do uso dos resíduos orgânicos na central de biogás para geração de energia elétrica

FO2 Resíduo orgânico digerido torna-se adubo, podendo ser usado como fertilizante

FO3 O uso do biogás para aproveitamento de energia melhora o saneamento

FO4 O aterro sanitário tem capacidade limitada (espacial e qualidade de resíduos)

FO5 Poderá ser gerada energia de baixo custo

FO6 Pode ser usado para aquecimento e cozimento dos alimentos

FO7 Há mercado para distribuição e venda da eletricidade biogás

FO8 Redução do mau cheiro provocado pelos gases liberados pelo chorume

FO9 Redução da emissão de metano (CH4) e gás carbônico (CO2)

FO10 Pode-se obter Crédito Carbono

Figura 2 – Análise das Forças do Ambiente Interno no aproveitamento do biogás como fonte energética

Destacam-se dentre as forças atuantes:

a) A redução ou eliminação do mau cheiro, que causa sintomas de desconforto: náuseas,

cefaleia, apnéia;

b) Redução da liberação dos gases de “efeito estufa” produzidos pelos microorganismos

anaeróbios da decomposição;

c) Diminuição de doenças, pois o lixo recebe cobertura, não atraindo vetores causadores

de doenças;

d) Aproveitar o biogás (metano) na geração de energia elétrica de baixo custo e de baixo

impacto negativo;

e) Diminuição do CO2 liberado, gerando crédito carbono e estando no programa

Movimento de Desenvolvimento Limpo (MDL);

f) O aterro sanitário tem capacidade limitada de liberação de biogás, finalizando esse

processo o ciclo se encerra.

Com relação às Fraquezas (Figura 3), observa-se elementos estruturais e de gestão

identificados, que interferem negativamente na atividade de biogás.

FRAQUEZAS

FR1 Poucos incentivos fiscais para a instalação de centrais de biogás nos aterros sanitários.

FR2 Risco de investimento na instalação da central

FR3 O campesino não sabe como aproveitar o biogás na geração de energia, por um biodigestor.

FR4 Fazendo-se a coleta seletiva dos resíduos sólidos que competem com o biogás, poder-se-ia ter uma

maior produtividade desse gás.

FR5 Outros combustíveis são obtidos da biomassa, competindo com o biogás para a produção de diversas

formas de energia

FR6 Existem fertilizantes comerciais de baixo custo que competem com o adubo gerado pela

decomposição do lixo orgânico

FR7 Vazão do gás a ser capturado pela tubulação em direção aos drenos.



6

Figura 3 – Análise das Fraquezas do Ambiente Interno no aproveitamento do biogás como fonte de energia

Pode-se salientar que esses pontos estão atrelados a:

a) Desconhecimento do aproveitamento do gás metano para a geração de energia. Na

China existem 7 milhões de biodigestores para converter restos de plantas, dejetos e

carcaça de animais em metano, gerando energia para aquecimento e cozimento. Os

resíduos são usados como adubo. Na Índia são 750 mil biodigestores (BRAGA et al,

2009);

b) Vazão do gás a ser capturado pela tubulação em direção aos drenos. Há dificuldade de

regular a quantidade e qualidade do biogás, além de encontrar o local do vazamento

quando todos os tubos estão ligados a um grande sistema. Uma solução é ter um tubo

para cada poço ligado a uma bomba e uma casa de regulagem (WILLUMSEN, 2001);

c) Baixo interesse e investimento governamental no aproveitamento do biogás produzido

nos aterros sanitários, como fonte de energia;

d) Existem tecnologias usadas no tratamento dos resíduos sólidos, como os incineradores,

que produzem gases extremamente tóxicos.

Os subprodutos gerados após a biodigestão poderiam ser usados para a adubação do solo, mas

por desconhecimento dos agricultores e pelo baixo custo de alguns fertilizantes comerciais,

não há interesse em biodigestores.

4.2. Análise do ambiente externo, microambiente

Quando observado o micro ambiente (entorno do aterro sanitário), percebe-se que a população

pode ser beneficiada com a geração de energia elétrica de baixo custo e de menor impacto e

altos benefícios socioambientais. Pode-se identificar como oportunidades setoriais (Figura 4):

OPORTUNIDADES

OP1 Há legislação para o destino final dos resíduos sólidos

OP2 Pode-se encontrar investidor privado

OP3 As disposições legais encorajam as parcerias público-privado

OP4 Existe um objetivo nacional para melhoria da qualidade do ambiente

OP5 O biogás é isento de taxas

OP6 Financiamento da central de biogás por crédito bancário

Figura 4 – Análise das Oportunidades do Ambiente Externo, no Macroambiente, no aterro sanitário

Pode-se inferir ainda que:

a) A PNRS (BRASIL, 2010) estabelece o fim dos lixões ou vazadouros á céu aberto, o

que oportunizará melhor aproveitamento do biogás para geração de energia;

b) As prefeituras de alguns municípios brasileiros (São Paulo, Mogi Guaçu, Belo

Horizonte) já fizeram parceria com empresas privadas, distribuidores de energia

elétrica, através de concessão das áreas de aterros sanitário;

c) Os investidores poderão ter garantia da venda e uso de tecnologia para captação do

biogás;

d) Recebe-se 200 ton.dia-1

da fração orgânica dos resíduos sólidos domiciliares, o que



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permite a implantação de Usina Termelétrica com potência de 3 MW, capaz de

atender uma população de 30.000 habitantes (CALDERONI, 2006);

e) Segundo Calderoni (2006) as indústrias teriam um tríplice ganho: contar com fonte

adicional e permanente de energia, tendo alternativa adicional para a disposição dos

resíduos não perigosos, ganhos econômicos e disposição de resíduos. Para os

municípios a economia seria significante, além da redução das distâncias percorridas

pelos caminhões de coleta, melhoria do tráfego urbano.

Entretanto, observa-se no entorno do aterro sanitário ou no município onde está situado,

alguns problemas, tais como, ausência de veículos movidos por biogás, falta de conhecimento

da população sobre o potencial energético do biogás, uso de biodigestores rurais. Torna-se

necessário que os gestores públicos se conscientizem da necessidade do aproveitamento dos

aterros sanitários na mitigação dos impactos ambientais causados pelos resíduos urbanos,

rurais e industriais.

Dentre as ameaças (Figura 5), a ausência de manutenção do aterro foi apontada como

problema, principalmente após o fechamento. O monitoramento precisa ser contínuo em razão

da biodegradação. A manutenção da vegetação e retaludamento devem ser observados, a fim

de evitar incêndios, explosões e desmoronamento das células (SNSA, 2008).

AMEAÇAS

AM1 As agências reguladoras são lentas em coordenar, devido a sobreposição de tarefas,

responsabilidades e funções

AM2 O custo dos motores geradores de energia a partir do biogás é elevado

AM3 Não existem subsídios satisfatórios para se investir nas centrais de biogás

AM4 O mercado de centrais de biogás é recente, de modo que os custos de investimento são elevados

AM5 Não existem taxas para a incineração de resíduos.

AM6 Há necessidade de vigilância após o fechamento do aterro.

Figura 5 – Análise das Ameaças do Ambiente Externo, no Microambientes, em aterros sanitários.

O retorno econômico proporcionado pela exploração do lixo é tão expressivo, que chega a ser

suficiente para despertar o interesse do setor privado. Os investimentos ficariam a cargo dos

empresários, os quais poderiam se beneficiar da possibilidade de vender a energia elétrica

gerada e adubo de excelente qualidade, além de poderem cobrar uma taxa pela recepção do

lixo – desde que em montante inferior à economia que estivessem proporcionando às finanças

municipais. Quanto às tecnologias disponíveis, só agora estão sendo adotadas no Brasil. Nos

EUA, Europa e Japão já foram implantadas Usinas Termelétricas alimentadas por resíduos

desde 1980 (CALDERONI, 2006).

4.3. Identificação dos pontos focais para o Planejamento Estratégico Setorial

Analisando a relevância e urgência (Figura 6), o uso de biogás para o aproveitamento de

energia (FO3) deve ser considerado para a elevação da sustentabilidade e diminuição dos

impactos da matriz energética brasileira. O aterro sanitário apresenta capacidade espacial

limitada (FO4), há necessidade de se realizar planejamento a médio e longo prazos,

estabelecendo estratégias de diminuição gradual do volume para disposição final usando

ferramentas da gestão ambiental, como 3R. Há diminuição do mau cheiro (FO8) com

diminuição da liberação dos gases advindos da degradação da matéria orgânica, o que denota

elevação na qualidade de vida do entorno e a redução de emissões de gases estufa (FO9), o



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que poderá levar a negociação no Mercado Internacional de Crédito de Carbono (FO10).

Figura 6 – Análise dos pontos fortes e fracos em relação a urgência e relevância.

No campo das fraquezas (Figura 6) o aspecto político é a ausência de incentivos fiscais

governamentais para a instalação de centrais de biogás nos aterros sanitários (FR1). Deve

haver dialogo com o legislativo e executivo, a curto prazo. Já no campo técnico, a inexistência

de sistema altamente eficiente que gera uma baixa vazão do gás a ser capturado pela

tubulação em direção aos drenos (FR7), deve ser objeto de pesquisas financiadas pelo

governo.

Para um Planejamento Estratégico Setorial a médio e longo prazos, com alta relevância e

baixa urgência (Figura 6), viabilizar tecnologias para geração de energia elétrica de biogás

(FO1) de baixo custo (FO5), com produção de adubo orgânico (FO2). Mas as fraquezas que

precisam ser observadas focam o risco elevado de investimento na instalação da central de

biogás (FR2) e no campo técnico, a inexistência de sistema de coleta seletiva compromete a

geração de biogás nos aterros (FR4). Entretanto a PNRS (BRASIL, 2010) prevê a

instalação/operação de sistemas de coleta seletiva, este ponto deverá estar resolvido daqui há

anos. No ruralidade, apesar da existência de biodigestores de pequeno porte, adaptados para

uma unidade habitacional, o homem do campo não sabe como aproveitar os subprodutos da

produção na geração de biogás. Também os biodigestores atuais tem baixo grau de segurança,

necessitando de pesquisas para sua melhoria.

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A disposição final dos resíduos sólidos e rejeitos é um dos graves problemas ambientais dos

centros urbanos, devendo ser foco de atuação do poder público e da iniciativa privada, face

sua clara tendência de agravamento. O foco na gestão ambiental, valorizando práticas

sustentáveis deve ser a tônica das futuras ações, sendo baseada num planejamento estratégico

setorial.

No setor de biogás há ações simples que irão denotar significativa melhoria da qualidade

ambiental, assim como diminuindo o impacto das ações antrópicas relativas aos descartes de

material orgânico. No campo tecnológico já há possibilidades reais de uso tanto no Brasil

quanto em outros países, mas o desconhecimento da população a respeito do tema é um

entreva a ser considerado. As experiências exitosas devem ser divulgadas. Só que para o

fortalecimento do setor, linhas especificas de financiamento e incentivos fiscais devem ser

claramente definidas pelo governo.

Urg

ênci

a

Relevância

Alta

Baixa

Alta Baixa

FO3, FO4, FO8, FO9, FO10

FR1, FR7

FR2, FR3, FR4

FO1, FO2, FO5

FR4, FR5, FR6



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