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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia Mecânica
ASTRID LORENA TORRES ALBARRACIN
Biogás Oriundo de Resíduos Como Vetor
Energético no Brasil
CAMPINAS
2016
Dedicatória
A Deus por me dar a oportunidade de
realizar meus sonhos e, aos meus pais e
meus irmãos, cujo exemplo e apoio
incondicional me fizeram ser quem sou
hoje.
Agradecimentos
À minha família pelo incentivo à melhoria contínua em todos os aspectos de vida e à
motivação para novos horizontes.
Ao meu orientador, Prof. Sergio Valdir Bajay, pela constante e sincera demonstração
de amizade, apoio, incentivo, ensinamento e motivação aos desafios deste trabalho.
A todos os meus amigos, de dentro e fora do Brasil, que estiveram presentes durante a
realização de todo o trabalho, acompanhando, e que de alguma forma fizeram parte deste
estudo, em especial a todos os colegas do mestrado, e aos funcionários da Faculdade de
Engenharia Mecânica da Unicamp.
Ao programa do PSE pela oportunidade do curso de mestrado e por contribuir com a
minha formação, em especial a todos os professores que me fizeram aprender algo a mais, e
me forneceram experiências únicas das quais levarei pelo resto da vida como boas
lembranças.
À CAPES pelo apoio financeiro durante o mestrado.
Enfim, a todos aqueles que contribuíram direta ou indiretamente para o meu sucesso.
A todos amigos e professores que fizeram com que conseguisse tornar meu sonho realidade.
Resumo
O biogás é uma fonte de energia que pode ser obtida a partir de vários resíduos de
atividades industriais, agropecuárias e florestais e, também, a partir de resíduos sólidos
urbanos.
O biogás pode ser consumido como combustível industrial, alimentando caldeiras,
fornos e secadores, ou ser utilizado, após alguma purificação, como combustível veicular.
Tratamentos mais complexos, que eliminem a umidade e contaminantes e concentrem o seu
teor de metano, podem transformá-lo em biometano, que substitui, ou complementa o gás
natural. Um de seus usos mais difundidos, no Brasil e no mundo, é para gerar energia elétrica.
A sua utilização mais adequada em cada circunstância depende de vários fatores, tais como o
substrato disponível para a sua produção, seus custos, preços dos energéticos concorrentes e
eventuais políticas públicas de fomento a certos usos.
A cadeia de valor da produção e aproveitamento energético do biogás envolve vários
tipos de agentes. Incentivos ao crescimento do mercado do biogás devem atingir, na medida
do possível, a maioria destes agentes. Entrevistas com estes vários tipos de agentes, realizadas
no contexto de um projeto de P&D da ANEEL e analisadas nesta dissertação, indicaram suas
visões sobre as principais barreiras e oportunidades para o crescimento do mercado de biogás
no Brasil.
Com base nestas entrevistas, nas atuais políticas do governo brasileiro que afetam o
biogás e em políticas públicas bem sucedidas para o biogás em outros países, novas políticas,
classificadas em quatro categorias complementares, são propostas para alavancar toda a
cadeia de valor do biogás no Brasil.
Palavras Chave: Biogás; Aproveitamento energético; Resíduos; Políticas públicas.
Abstract
Biogas is an energy source that can be obtained from several residues of industrial,
agricultural and forestry activities, as well as from urban solid wastes.
Biogas can be consumed as an industrial fuel, feeding steam generators, furnaces and
driers, or can be used, after some purification, as an automotive fuel. More complex
treatments, which eliminate the moisture and contaminants and concentrate its methane
content, can transform biogas into biomethane, which substitutes or complements natural gas.
One of the most widespread uses of biogas, in Brazil and elsewhere, is the generation of
electricity. The most adequate use of biogas in each circumstance depend on several factors,
such as the available type of residue, the production costs, the prices of competing fuels and
the existence of public policies fostering specific uses.
The value chain of biogas production and its use as an energy source engage several
types of agents. Incentives for a growing biogas market should reach, as far as possible, most
of these agents. Interviews with these several types of agents, carried out within a R&D
project regulated by ANEEL and evaluated in this thesis, indicated their views about the main
barriers and opportunities for the growth of the biogas market in Brazil.
Based on these interviews, on the current policies of the Brazilian government
affecting biogas and on successful public policies for biogas in other countries, new policies,
classified into four complementary categories, are proposed to foster the whole value chain of
biogas in Brazil.
Key words: Biogas; Energy recovery; Waste; Public policies.
Lista de Figuras
Figura 1.1 Oferta Interna de Energia no Brasil em 2014.......................................................... 16
Figura 1.2 Matriz energética mundial em 2014 ........................................................................ 17
Figura 1.3 Distribuição da oferta interna de energia elétrica por fonte no Brasil em 2014 ..... 18
Figura 1.4 Tecnologias para conversão de biomassa em energia ............................................. 20
Figura 1.5 Rotas para utilização de gás do lixo ........................................................................ 23
Figura 2.1 Índices de abrangência da coleta de RSU no Brasil em 2013 ................................. 28
Figura 2.2 Distribuição da destinação final dos RSU coletados em 2013 ................................ 29
Figura 2.3 Quantidade de municípios por tipo de destinação adotada para os RSU em 2013 . 30
Figura 2.4 Municípios com iniciativas de coleta seletiva em 2013 .......................................... 30
Figura 2.5 Opções de comercialização dos energéticos produzidos a partir de RSU .............. 32
Figura 3.1 Hierarquia na gestão dos RSU, segundo a PNRS ................................................... 39
Figura 3.2 Tecnologias utilizadas em biodigestores ................................................................. 41
Figura 3.3 Características técnicas de um aterro sanitário ....................................................... 42
Figura 3.4 Processo de compostagem....................................................................................... 47
Figura 3.5 Diagrama do processo em uma URE com combustão de lixo urbano em grelha e
geração de energia elétrica ....................................................................................................... 48
Figura 3.6 Esquema de um reator pirolítico ............................................................................. 49
Figura 3.7 Processo de gaseificação ......................................................................................... 50
Figura 3.8 Tecnologias de aproveitamento energético de resíduos, a partir da produção de
biogás ........................................................................................................................................ 51
Figura 4.1 Modelos úteis para o cálculo da geração de biogás a partir de aterros sanitários ... 57
Figura 6.1 Agentes que atuam na cadeia de valor na produção de biogás ............................... 77
Lista de Tabelas
Tabela 2.1 Classificação dos tipos de resíduos para geração de biogás ................................... 26
Tabela 2.2 Produção de biogás por tipo de biomassa ............................................................... 26
Tabela 2.3 Geração de RSU em 2012 e 2013 ........................................................................... 27
Tabela 2.4 Geração de RSU por região em 2013 ..................................................................... 27
Tabela 2.5 Coleta de RSU em 2012 e 2013 .............................................................................. 28
Tabela 2.6 Coleta de RSU por região em 2013 ........................................................................ 28
Tabela 2.7 Volume de esgoto tratado por dia no Brasil em 2008, por regiões ........................ 33
Tabela 2.8 Porcentagens de tratamento de esgoto no Brasil em 2013, por regiões.................. 34
Tabela 2.9 Produção de biogás por tipo de dejeto animal ........................................................ 36
Tabela 2.10 Potenciais para a produção de biogás e bioeletricidade a partir da biodigestão de
diversos tipos de resíduos no Brasil ......................................................................................... 37
Tabela 3.1 Rotas tecnológicas para o aproveitamento de resíduos sem a produção de biogás 51
Tabela 4.1 Valores sugeridos para a constante k, de acordo com o Banco Mundial ............... 53
Tabela 4.2 Quantidades e características dos RSU do problema de otimização ...................... 59
Tabela 4.3 Dados técnicos e econômicos dos módulos de incineração.................................... 60
Tabela 4.4 PCI do RSU por cidade........................................................................................... 61
Tabela 4.5 Resultados obtidos para o cenário em que x1, x2 >= 0 ........................................... 61
Tabela 4.6 Resultados obtidos para o cenário em que x1, x2 >= 1 ........................................... 62
Tabela 5.1 Programas de fomento da EPA para fontes renováveis de energia ........................ 70
Tabela 6.1 Barreiras e oportunidades indicadas por empresas públicas da cadeia do biogás .. 79
Tabela 6.2 Barreiras e oportunidades indicadas por empresas privadas da cadeia do biogás .. 80
Tabela 6.3 Comparação das principais tecnologias para geração de eletricidade a partir do
biogás ........................................................................................................................................ 81
Tabela 6.4 Produção de eletricidade a partir de biogás em alguns países europeus em 2013 .. 82
Tabela 6.5 Usinas de geração de eletricidade a partir de aterros sanitários no Brasil .............. 82
Tabela 6.6 Grupos de pesquisa no Brasil que atuam com elementos da cadeia do biogás ...... 87
Lista de Abreviaturas e Siglas
ABIOGÁS Associação Brasileira de Biogás
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABRELPE Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos
Especiais
ACL Ambiente de Contração Livre
ACR Ambiente de Contração Regulada
AMJG Aterro Metropolitano Jardim Gramado
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica
ANP Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis
BIMSCHG Bundes-Immissionsschuttzgesetz
CCEE Câmara de Comercialização de energia elétrica
CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
CIBIOGÁS Centro Internacional de Energias Renováveis – Biogás
COFINS Contribuição para o Financiamento da Seguridade Social
CONFAZ Conselho Nacional de Política Fazendária
CSLL Contribuição Social sobre Lucro Líquido
DNE Direção Nacional de Energia
EEG Erneuerbare-Energien-Gesetz
EEWÄRMEG Emeuerbare-Energien-Wärmegesetz
ENWG Energiewirsstschaftsgesetz
EPA Environmental Protection Agency
EPE Empresa de Pesquisa energética
ETAE Estação de Tratamento Anaeróbico de Efluentes
ETE Estação de Tratamento de Esgoto
GDL Gás do Lixo
GEE Gases de Efeito Estufa
GNV Gás Natural Veicular
ICMS Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços de Transporte
Interestadual Intermunicipal e de Comunicação
IRPF Imposto de Renda de Pessoa Física
IRPJ Imposto de Renda Pessoa Jurídica
IPCC Intergovernmental Panel of Climate Change
IPI Imposto sobre Produtos Industrializados
IPTU Imposto Predial e Territorial Urbano
ISS Imposto sobre Serviços de Qualquer Natureza
ITBI Imposto sobre Transmissão de Bens Inter Vivos
ITR Imposto Territorial Rural
LANDGEM Landfill Gas Emission Model
MAPA Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
MCTI Ministério da Ciência, tecnologia e Inovação
MDIC Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior
MDL Mecanismo de Desenvolvimento Limpo
NAMA Nationally Appropriate Mitigation Actions
OCDE Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico
ONS Operador Nacional do Sistema Elétrico
ONU Organização das Nações Unidas
O&M Operação e Manutenção
PASEP Programas de Formação do Patrimônio do Servidor Público
PCI Poder Calorífico Inferior
PIS Programas de Integração Social
PLANASB Plano Nacional de Saneamento Básico
PNRS Política Nacional de Resíduos Sólidos
PPA Power Purchase Agreement
PROINFA Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica
P&D Pesquisa e Desenvolvimento
REIDI Regime Especial de Incentivos para o Desenvolvimento da Infraestrutura
RHI Renewable Heat Incentive
ROC Renewables Obligation Certificates
RPS Renewable Portfolio Standards
RSU Resíduos Sólidos Urbanos
SEB Setor Elétrico Brasileiro
TMB Tratamento Mecânico e Biológico
UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket
UNFCCC Convenção Quadro da ONU sobre as Mudança do Clima
URE Unidade de Recuperação de Energia
VR Valor de Referência
Sumário
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 16
1.1 Apresentação ................................................................................................................. 16
1.2 Objetivos da dissertação ............................................................................................... 24
1.3 Escopo do trabalho ....................................................................................................... 25
2 RESÍDUOS DISPONÍVEIS PARA A PRODUÇÃO DE BIOGÁS NO BRASIL ............. 26
2.1 Resíduos sólidos urbanos .............................................................................................. 27
2.1.1 Panorama atual dos RSU no Brasil ........................................................................ 27
2.1.2 Aproveitamento energético dos RSU .................................................................... 31
2.2 Esgoto ........................................................................................................................... 32
2.2.1 Panorama atual da coleta e tratamento de esgotos no Brasil ................................. 32
2.2.2 Aproveitamento energético de esgotos .................................................................. 34
2.3 Resíduos industriais ...................................................................................................... 34
2.4 Resíduos agropecuários e florestais .............................................................................. 35
2.5 Potenciais técnicos para aproveitamento energético de resíduos da biomassa no Brasil ........ 36
3 PRINCIPAIS ROTAS TECNOLÓGICAS PARA O APROVEITAMENTO
ENERGÉTICO DE RESÍDUOS .............................................................................................. 38
3.1 Separação dos vários tipos de resíduos ......................................................................... 38
3.2 Biodigestores ................................................................................................................ 39
3.3 Aterros sanitários com aproveitamento energético ....................................................... 41
3.4 Geração de eletricidade a partir do biogás .................................................................... 42
3.4.1 Turbinas a gás ........................................................................................................ 43
3.4.2 Microturbinas a gás................................................................................................ 43
3.4.3 Motores de combustão interna do ciclo Otto ......................................................... 44
3.5 Purificação do biogás .................................................................................................... 45
3.6 Rotas tecnológicas para o aproveitamento de resíduos sem a produção de biogás ...... 46
3.6.1 Compostagem ........................................................................................................ 46
3.6.2 Unidade de recuperação de energia ....................................................................... 47
3.6.3 Pirólise ................................................................................................................... 48
3.6.4 Gaseificação ........................................................................................................... 49
3.7 Síntese das rotas tecnológicas analisadas no capítulo .................................................. 50
4 MODELOS MATEMÁTICOS PARA ESTIMAR O POTENCIAL DE
APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RSU .................................................................... 52
4.1 Modelos para estimar a produção de metano em aterros sanitários ............................. 52
4.1.1 Modelo Scholl-Canyon .......................................................................................... 53
4.1.2 Modelo LandGem .................................................................................................. 54
4.1.3 Modelo adotado pelo IPCC ................................................................................... 55
4.1.4 Considerações gerais sobre os três modelos .......................................................... 56
4.2 Programa que estima o potencial de aproveitamento energético de ETAEs ................ 57
4.3 Otimização do aproveitamento energético de RSU através de UREs .......................... 58
4.3.1 Um estudo de caso ................................................................................................. 59
5 POLÍTICAS PÚBLICAS E PROGRAMAS DE FOMENTO À PRODUÇÃO E
UTILIZAÇÃO DE BIOGÁS NO BRASIL E EM PAÍSES SELECIONADOS ...................... 63
5.1 Políticas públicas de fomento ao biogás no Brasil ....................................................... 63
5.2 Alguns países da União Europeia ................................................................................. 65
5.2.1 Alemanha ............................................................................................................... 66
5.2.2 Reino Unido ........................................................................................................... 67
5.3 Estados Unidos ............................................................................................................. 68
5.4 Alguns países asiáticos ................................................................................................. 71
5.4.1 China ...................................................................................................................... 71
5.4.2 Japão ...................................................................................................................... 73
5.5 Alguns países da América Latina ................................................................................. 74
5.5.1 Chile ....................................................................................................................... 75
5.5.2 Uruguai .................................................................................................................. 75
6 CADEIA DE VALOR NA PRODUÇÃO DE BIOGÁS COMO VETOR ENERGÉTICO
NO BRASIL ............................................................................................................................. 77
6.1 Barreiras e oportunidades segundo as empresas que atuam na cadeia de valor do
biogás .................................................................................................................................... 78
6.2 Geração de eletricidade ................................................................................................. 80
6.3 Produção de biometano combustível ............................................................................ 83
6.4 Fabricantes de equipamentos ........................................................................................ 84
6.5 Empresas de engenharia ou de consultoria que atuam nesta área................................. 86
6.6 Pesquisa e desenvolvimento nesta área no Brasil ......................................................... 87
7 PROPOSTAS DE NOVAS POLÍTICAS PÚBLICAS DE FOMENTO AO BIOGÁS
COMO VETOR ENERGÉTICO .............................................................................................. 90
7.1 Propostas de novas políticas públicas pelo lado da oferta ............................................ 92
7.1.1 Desoneração fiscal ................................................................................................. 92
7.1.2 Facilidades creditícias ............................................................................................ 96
7.1.3 Apoio para conexão à rede elétrica ........................................................................ 97
7.1.4 Fomento ao desenvolvimento tecnológico ............................................................ 97
7.2 Propostas de novas políticas públicas pelo lado da demanda ....................................... 98
7.3 Propostas de novas políticas públicas transversais ....................................................... 99
7.4 Propostas de novas políticas de cunho ambiental para a gestão de resíduos .............. 100
8 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ......................................................................... 102
8.1 Resíduos sólidos urbanos ............................................................................................ 103
8.2 Resíduos agroindustriais ............................................................................................. 104
8.3 Resíduos de esgotos urbanos ...................................................................................... 105
8.4 Recomendações para trabalhos futuros....................................................................... 105
ANEXOS ................................................................................................................................ 112
ANEXO A - Benefícios fiscais para geração de energia elétrica a partir de biogás .............. 113
ANEXO B - Beneficios condedidos em Convênio do Confaz ............................................... 115
16
1 INTRODUÇÃO
1.1 Apresentação
As fontes de energia são recursos fundamentais para o crescimento da economia de
um país. Para o caso de países em desenvolvimento como o Brasil é um fator crítico, que pode
afetar distintos setores da sociedade e da economia (COSTA et al., 2012).
Atualmente a produção e consumo de energia são fortemente baseadas em
combustíveis fósseis altamente poluentes que geram gases de efeito estufa (GEE),
representando riscos ao suprimento de longo prazo no planeta. É preciso, por tanto, estimular
a produção de fontes renováveis de energia. Neste sentido, o Brasil está em uma posição mais
confortável do que o resto do mundo, já que a oferta interna de energia proveniente de fontes
renováveis no País em 2014 foi de 39,4% (Figura 1.1), enquanto que a média mundial naquele
ano foi de 14,4% (Figura 1.2).
Figura 1.1 Oferta Interna de Energia no Brasil em 2014
Fonte: EPE (2015)
17
Figura 1.2 Matriz energética mundial em 2014
Fonte: IEA (2015)
Para incentivar a utilização de fontes renováveis alternativas na geração de energia
elétrica, o governo brasileiro criou, em 26 de abril de 2002, mediante a Lei no 10.438, o
Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), o qual
posteriormente foi revisado pela Lei n. 10.762, de 11 de novembro de 2003. Após diversas
mudanças efetuadas no modelo institucional do setor elétrico brasileiro, em 2004, a segunda
fase do programa Proinfa, prevista na Lei no 10.438, foi descartada e as fontes renováveis
alternativas passaram a ser incentivadas através de sua participação, com preços-teto
favoráveis, em leilões visando selecionar novas usinas para o parque gerador. Em decorrência
destas ações governamentais, fontes renováveis alternativas, como a solar, a eólica e a
biomassa, passaram a ser vistas pelos empreendedores com uma perspectiva de investimento
mais factível no contexto da geração de energia elétrica no Brasil.
A utilização da biomassa como fonte alternativa aos combustíveis fósseis é uma boa
opção para reduzir os impactos ambientais e contribuir para a sustentabilidade da matriz
energética dos países (FIGUEIREDO, 2011).
Segundo o texto do Acordo de Paris sobre o clima (COP-21), as Partes da Convenção
Quadro da ONU sobre Mudança do Clima (UNFCCC)1 chegaram a um entendimento relativo
1 O governo brasileiro se comprometeu na COP-21 (21ª Conferência das Partes) a: reduzir, até 2025, as emissões
de GEE em 37%, em relação aos níveis de 2005; atingir, em 2030, uma participação de 45% de fontes
renováveis na matriz energética nacional; aumentar a participação de fontes renováveis não hídricas, incluindo
biocombustíveis, energia eólica e energia solar; fortalecer o cumprimento do Código Florestal, em âmbito
federal, estadual e municipal; fortalecer o Plano de Agricultura de Baixa Emissão de Carbono como a principal
estratégia para o desenvolvimento sustentável na agricultura; promover novos padrões de tecnologias limpas e
18
aos termos do mesmo, reconhecendo que as fortes mudanças climáticas, como o aumento da
temperatura na superfície da Terra e uma maior quantidade de catástrofes naturais nos últimos
anos, representam uma ameaça urgente e potencialmente irreversível para as sociedades
humanas e para o planeta e, portanto, requer a cooperação de todos os países para acelerar a
redução das emissões globais de GEE. Uma maior inclusão de fontes renováveis na matriz
energética é um dos principais objetivos para se atingir novas metas de redução destes gases
(UNFCCC, 2015).
As centrais elétricas de serviço público e os autoprodutores no Brasil geraram 590,5
TWh em 2014. As centrais de serviço público foram responsáveis por 84,1% da geração total.
A principal fonte de geração de energia elétrica no País é a hidráulica, que gerou 65,1%2 da
produção total de eletricidade em 2014 (Figura 1.3). A geração elétrica a partir de fontes não
renováveis representou 25,6% do total nacional naquele ano (EPE, 2015).
Figura 1.3 Distribuição da oferta interna de energia elétrica por fonte no Brasil em 2014
Fonte: EPE (2015)
Conforme ilustrado na Figura 1.3, o Brasil continua muito dependente da fonte hídrica
e de usinas termelétricas a gás natural para a geração de eletricidade. É preciso haver uma
maior diversificação para garantir a segurança nacional, além da necessidade de uma maior
inclusão de outras fontes renováveis de energia, além da hídrica, na matriz elétrica brasileira
(MAMEDE, 2013).
ampliar medidas de eficiência energética na indústria; e promover medidas de eficiência na infraestrutura de
transportes e no transporte público em áreas urbanas. 2 A geração de energia elétrica no Brasil a partir da fonte hídrica nos últimos anos foi superior à produção no ano
2014. De acordo com o Balanço Energético Nacional no ano 2013 sua participação foi de 70,6% (EPE, 2014).
19
Nos países em desenvolvimento, como o Brasil, alguns projetos implantados de
“energia verde” podem participar como vendedores de certificados de crédito de carbono no
mercado internacional de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL)3. Os certificados
comprovam que o projeto foi desenvolvido de maneira sustentável e que permite a captura de
CO2. Por convenção, uma tonelada de CO2 corresponde a um crédito de carbono. O setor
elétrico pode participar do mercado MDL com usinas movimentadas por fontes renováveis
alternativas, com programas de conservação de energia e projetos de reflorestamento. Os
compradores dos certificados são as companhias situadas nos países desenvolvidos que
podem utilizar os créditos adquiridos para diminuir os compromissos de redução das emissões
(ANEEL, 2008).
Segundo PAVAN (2010), as tecnologias mais conhecidas para a produção de energia a
partir de biomassa, seja calor, eletricidade ou combustível veicular, estão ilustradas na Figura
1.4 e podem ser classificadas em três grupos: i) processos de conversão termoquímica; ii)
processos de conversão bioquímica; e iii) processos de conversão físico-químicos.
Nos processos de conversão termoquímica há a produção de uma quantidade significativa
de calor durante o processamento. Reações endotérmicas e exotérmicas ocorrem nestes
processos, cujos produtos e resíduos incluem gás de síntese (composto de hidrogênio
gasoso, monóxido e dióxido de carbono), resíduos sólidos e, dependendo do processo,
líquidos orgânicos. Estão incluídos neste grupo os processos de incineração, gaseificação,
pirólise e liquefação.
Conversão bioquímica é a transformação de resíduos de biomassa mediante a
decomposição por micro-organismos, acompanhada da produção de líquidos ou gases. A
digestão anaeróbia (sem a produção de oxigênio) e a fermentação pertencem a este grupo.
A digestão anaeróbia, que ocorre em aterros sanitários ou em biorreatores, produz o
biogás. Na fermentação, por sua vez, os açúcares são convertidos em álcool pela ação de
micro-organismos e os componentes finais são separados através de destilação.
Um processo de conversão fisico-química envolve a síntese física e química de produtos,
como a transformação de óleos vegetais em biodiesel. As reações químicas são realizadas,
3 Entre os requisitos gerais que devem ser atendidos por um projeto candidato a receber recursos do MDL estão:
ter a participação voluntária dos atores envolvidos; contar com a aprovação do país onde será implantado; apoiar
os objetivos de desenvolvimento sustentável definidos pelo país onde será implantado; reduzir as emissões de
GEE em relação ao que ocorrerá se ele não dor implementado; contabilizar o aumento de emissões de GEE que
ocorra fora dos limites das suas atividades e que seja atribuível a essas atividades; trazer uma estimativa dos
impactos de suas atividades – as partes envolvidas e/ou afetadas por esses gases impactados deverão ter sido
comprovadamente consultadas; e gerar benefícios climáticos – mensuráveis, reais e de longo prazo (FBB, 2010).
20
em geral, através do processo de transesterificação, que, por sua vez, pode empregar
catalisadores alcalinos, ácidos ou enzimáticos e metanol ou etanol.
Os resíduos da biomassa podem ser classificados em: i) primários, que são aqueles
produzidos na agricultura e silvicultura; ii) secundários, os gerados durante o processo
produtivo (indústrias de alimentos, de bebidas, de papéis, entre outras); e, iii) terciários, os
resultantes do pós-uso de resíduos secundários, correspondendo à fração orgânica dos
resíduos sólidos urbanos (PAVAN, 2010).
Figura 1.4 Tecnologias para conversão de biomassa em energia
Fonte: PAVAN (2010)
Países mais desenvolvidos, como a Alemanha, vêm investindo nos últimos anos em
unidades de geração de energia elétrica a partir de biogás. Entre os anos 2000 e 2010, o
número de unidades de biogás aumentou 6 vezes, totalizando aproximadamente 6.000
instalações. Neste período, a capacidade instalada de energia elétrica a partir de biogás
aumentou 39 vezes, atingindo 2,28 GW (BACHMAIER et al., 2013). Dentro do mesmo
período, a participação da geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis subiu de
6,3% para 16,8%. O principal instrumento legal responsável por este desenvolvimento é a lei
21
alemã sobre fontes renováveis de energia, aprovada em 01 de abril do ano 2000. Ela contém
especificações detalhadas das tarifas feed-in de eletricidade a partir de fontes renováveis de
energia. Desde 2000, estas especificações foram alteradas várias vezes com fortes impactos
sobre a estrutura das plantas de biogás e as matérias primas utilizadas (BACHMAIER et al.,
2013).
O biogás é uma fonte de energia que pode ser obtida a partir de vários resíduos de
atividades industriais, agropecuárias e florestais e, também, a partir de resíduos sólidos
urbanos.
O biogás pode ser convertido em energia útil como combustível para: (i) motores de
combustão interna, ou turbinas; (ii) queima em fogões, fornos, caldeiras ou secadores; ou (iii)
para transporte, em frotas veiculares. A escolha de uma destas alternativas depende do sistema
de coleta utilizado, do sistema de tratamento do biogás e do sistema de geração, ou
recuperação de energia.
De acordo com Costa (2012), o biogás produzido nos aterros sanitários pela
decomposição anaeróbica da matéria orgânica poderia ser uma ameaça ao ambiente local, se
fosse uma emissão descontrolada, causando danos à vegetação, gerando odores desagradáveis
e oferecendo riscos de explosão em concentrações entre 5% e 15% no ar. Além disso, o
biogás pode ser, também, um problema global, pois é formado por cerca de 50% de metano,
que é um gás causador do efeito estufa.
A disposição final dos resíduos sólidos urbanos (RSU) é um grande problema da
sociedade, que envolve questões ambientais, sociais e de saúde pública. Após a disposição
dos RSU em aterros sanitários, reações bioquímicas passam a ocorrer nos componentes
orgânicos presentes. Em faixa próxima à superfície, devido à presença do ar atmosférico,
ocorre a oxidação aeróbica destes compostos com formação de dióxido de carbono e vapor de
água. Nas camadas mais profundas predomina a ausência de oxigênio, favorecendo a digestão
anaeróbia. A coleta do biogás em aterros sanitários com a finalidade de aproveitamento
energético requer o prévio planejamento da instalação dos equipamentos destinados para este
fim, permitindo ao operador do sistema o monitoramento e o ajuste do fluxo de gás (FEAM,
2012).
O Guia de Orientações para os Governos Municipais do Estado de Minas Gerais
(FEAM, 2012) destaca que a queima do biogás para o aproveitamento energético, ou obtenção
de créditos de carbono gera benefícios ambientais expressos na produção de energia elétrica
ou térmica a partir de um combustível renovável, na redução de odores representados pelas
22
emissões fugitivas dos aterros sanitários, bem como na queima de um gás de efeito estufa, o
metano, 21 vezes mais potente que o CO2.
De uma forma geral, o aproveitamento do Gás do Lixo (GDL) apresenta as seguintes
vantagens: redução das emissões de gases de efeito estufa; geração de receita para aterros
existentes; utilização para geração de energia elétrica, ou como combustível; e redução da
possibilidade de ocorrência de autoignição ou explosão, por conta das altas concentrações de
metano. Por outro lado, as desvantagens associadas a este aproveitamento são: recuperação
parcial do gás em aterros, sobretudo naqueles cuja construção não foi projetada para este fim;
alto custo do tratamento necessário para o aproveitamento do gás; e diminuição da
disponibilidade de combustível ao longo da vida útil do projeto (EPE, 2014b).
Outro processo para o aproveitamento energético de RSU utiliza a tecnologia de
biometanização. Esta tecnologia tem como base a geração de biogás a partir da digestão
anaeróbia da fração orgânica de RSU em reatores específicos. A digestão anaeróbia ocorre em
quatro estágios: hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese, com atuação
predominante de diferentes grupos de bactérias em cada estágio (FEAM, 2012).
Dependendo do grau de tratamento realizado, o biogás, de uma forma geral, e o biogás
proveniente de aterros sanitários, em particular, pode ser classificado como de baixa, média,
ou alta qualidade. Conforme indicado na Figura 1.5, quando não há interesse no
aproveitamento energético do GDL coletado em um aterro sanitário, ele é queimado in situ,
transformando o CH4 contido no gás em CO2, que é menos prejudicial ao efeito estufa do
planeta. Um GDL de baixa qualidade pode ser utilizado para aquecimento local, aquecimento
de processos, queimado em caldeiras, cujo vapor pode passar por turbinas a vapor que
acionam geradores elétricos ou, então, ser purificado para se transformar em um biogás de
média qualidade. A utilização de um GDL de média qualidade é mais ampla; ele pode ser
empregado como combustível no aquecimento de processos e em caldeiras, mas também em
turbinas, ou microturbinas a gás e em motores de combustão interna, que podem acionar
geradores elétricos ou, ainda, passar por uma purificação adicional que o transforme em um
biogás de alta qualidade. Finalmente, o GDL de alta qualidade pode ser consumido em células
a combustível, ou no aquecimento de processos, ser injetado em gasodutos, ou ser empregado
em outras aplicações, tais como na produção de metanol, ou como combustível veicular. O
CO2 extraído durante a purificação do GDL pode ser vendido para fabricantes de
refrigerantes.
A produção de energia elétrica a partir de GDL e a venda desta para a rede pública
pode ser uma boa alternativa, especialmente quando o uso final do biogás como combustível
23
não for viável. As vantagens do uso do GDL para geração de energia elétrica incluem a
possibilidade de transmissão para longas distâncias, a disponibilidade de tecnologias para
praticamente qualquer tamanho de aterro sanitário, e a alta eficiência energética,
especialmente quando a geração de eletricidade é feita com o uso do ciclo combinado. As
desvantagens desta alternativa de aproveitamento energético do GDL são a necessidade de um
maior investimento de capital e maiores gastos para o pré-tratamento do gás.
Figura 1.5 Rotas para utilização de gás do lixo
Fonte: EPE (2014b)
É importante mencionar que o aproveitamento econômico do GDL oriundo de aterros
sanitários para geração de energia elétrica é limitado a aproximadamente 30 anos, enquanto
que as emissões dos aterros duram mais tempo (EPE, 2014b).
As análises feitas nesta dissertação abrangem o biogás obtido a partir de diversos
substratos. No entanto, algumas partes do trabalho se referem somente ao biogás proveniente
de RSU, por conta de se ter tido acesso a pesquisas de campo e mais estudos de boa qualidade
referentes a este substrato para a produção de biogás no país, do que outros substratos.
24
1.2 Objetivos da dissertação
Esta dissertação tem como objetivo geral identificar as principais barreiras atualmente
existentes para a produção e uso energético do biogás no Brasil e avaliar as perspectivas de
uma maior difusão no futuro desta alternativa de suprimento energético, à luz de novas
políticas públicas de fomento, propostas neste trabalho.
Para atingir este objetivo geral, foram formulados os seguintes objetivos específicos:
(i) Análise do atual uso energético do biogás no País e perspectivas para a sua
ampliação no futuro, de acordo com estudos anteriores a este, contemplados na
literatura técnica consultada;
(ii) Processamento e análise das opiniões manifestadas, através de entrevistas, sobre os
temas abordados nesta dissertação, por diversos “stakeholders” que atuam, ou
interferem no mercado de biogás no Brasil – empresas e associações de limpeza
pública, operadores de aterros sanitários, fabricantes de equipamentos para o
processamento e utilização do biogás, empresas de consultoria e de engenharia
especializadas neste ramo, órgãos governamentais que participam da formulação
de políticas públicas que afetam a produção de biogás no País, associações
setoriais que atuam nesta área e ONGs que tem interesse no desenvolvimento deste
setor;
(iii) Apresentação de modelos computacionais que podem ser utilizados em estudos de
aproveitamento energético do biogás e realização de um estudo de caso utilizando
um destes modelos;
(iv) Proposta de novas políticas públicas para fomentar o uso energético de biogás no
Brasil, com base em experiências bem sucedidas em outros países, sintetizadas na
dissertação, e nas sugestões apresentadas pelos stakeholders que participaram do
levantamento mencionado em (ii).
25
1.3 Escopo do trabalho
O capítulo dois apresenta as principais matérias-primas que podem ser utilizadas para
obter o biogás no Brasil. Elas contemplam os resíduos sólidos urbanos, esgotos, resíduos
industriais e resíduos agropecuários e florestais.
As rotas tecnológicas que permitem o aproveitamento energético do biogás produzido
a partir dos resíduos apresentados no capítulo anterior são descritas no capítulo três.
Descreve-se a separação dos diversos tipos de resíduos, a tipologia e o funcionamento dos
biodigestores, como se efetua o aproveitamento energético do biogás oriundo de aterros
sanitários, os processos de purificação do biogás para se obter o biometano e, também, o
aproveitamento energético de resíduos sem a produção de biogás.
O capítulo quatro apresenta alguns modelos matemáticos utilizados nos estudos de
aproveitamento energético do biogás, com destaque para o biogás produzido em aterros
sanitários e em estações de tratamento de esgoto. Um destes modelos, utilizando técnicas de
otimização, é ilustrado neste capítulo, à guisa de estudo de caso.
No capítulo cinco são analisadas políticas públicas e programas governamentais de
fomento à produção e utilização de biogás no Brasil e em outros países da União Europeia,
América do Norte, Ásia e América Latina.
A cadeia de valor do biogás como vetor energético no Brasil é discutida no capítulo
seis. Neste capítulo são indicados os principais tipos de agentes que atuam, ou interferem no
mercado de biogás no País. Uma amostra destes agentes foi entrevistada e suas opiniões sobre
barreiras e oportunidades para a expansão deste mercado foi compilada e analisada. O
capítulo se encerra com uma avaliação dos atuais esforços de pesquisa e desenvolvimento
nesta área no Brasil.
A análise das conclusões e recomendações de estudos anteriores a este, descritas na
literatura técnica consultada, as experiências bem sucedidas de políticas públicas e programas
governamentais de fomento ao biogás no exterior e recomendações dos agentes de mercado
compiladas no capítulo anterior permitiram a proposição, no capítulo sete, de novas políticas
públicas e programas governamentais de fomento ao aumento da produção e consumo deste
combustível na matriz energética brasileira.
O capítulo oito contém as conclusões finais deste trabalho e recomendações de
possíveis trabalhos futuros que poderiam ser desenvolvidos a partir desta dissertação.
26
2 RESÍDUOS DISPONÍVEIS PARA A PRODUÇÃO DE BIOGÁS
NO BRASIL
Os resíduos orgânicos de origem vegetal, animal, agroindustrial, florestal e doméstico,
entre outros, são matérias primas que podem ser utilizadas no processo de biodigestão. A
Tabela 2.1 apresenta uma classificação dos resíduos aproveitáveis para a geração de biogás.
Tabela 2.1 Classificação dos tipos de resíduos para geração de biogás
Resíduos animais Esterco, resíduos de matadouros, resíduos de peixes
Resíduos vegetais Ervas daninhas, resíduos de colheitas, palhas
Resíduos humanos Esgotos
Resíduos sólidos urbanos Rejeitos de atividades domésticas e de varrição de ruas
Resíduos agroindustriais Vinhoto, melaço, resíduos de sementes
Resíduos florestais Folhas, ramos e cascas de árvores
Resíduos de cultivos aquáticos Algas marinhas, ervas daninhas aquáticas Fonte: MINENERGIA et al. (2011)
As características bioquímicas presentes nos resíduos são as que permitem que ocorra
uma atividade microbiana adequada. Alguns fatores como a temperatura e o pH, afetam a
quantidade de biogás gerada. A Tabela 2.2 mostra a produção de biogás, em m3/t de biomassa,
para vários tipos de matéria-prima.
Tabela 2.2 Produção de biogás por tipo de biomassa
Biomassa Produção de biogás
[m3/ton biomassa]
Fração orgânica dos RSU (lixo orgânico) 150 – 200
Vinhaça, torta de filtro, palha e bagaço (processamento de cana de
açúcar) 20 – 100
Dejetos animais (suínos, bovinos e de aves) 12 – 70
Matadouros (carne, sangue) 30 – 185
Cama de aviário 100 – 200
Resíduos agroindustriais (soro de leite, grãos, cervejeiros, resíduos
de hortifruti) 60 – 110
Resíduos de lavouras (soja, café, mandioca) 50 – 500
Glicerina (produção de biodiesel) 600 – 650
Culturas energéticas (milho, sorgo, triticale) 180 – 220
Lodos de esgoto 40 – 60
Fonte: SEBIGAS (2014)
27
2.1 Resíduos sólidos urbanos
Os resíduos sólidos urbanos (RSU) são, em sua maioria, provenientes de atividades
domésticas ou de limpezas nas ruas, incluindo alguns resíduos de atividades comerciais, ou
industriais de similar natureza. Estes resíduos geralmente são compostos por uma fração de
papel, resíduos alimentícios, madeira, papelão, vidro e metais, além de ter uma fração de
derivados do petróleo como plásticos, gomas e telas sintéticas (MORATORIO; ROCCO;
CASTELLI, 2012).
2.1.1 Panorama atual dos RSU no Brasil
A Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais
(Abrelpe) compila e publica as estatísticas apresentadas nesta seção (ABRELPE, 2013b). A
geração total de RSU aumentou 4,1% de 2012 para 2013 (vide Tabela 2.3), um incremento
maior do que a taxa de crescimento populacional neste período (3,7%). A Tabela 2.4 mostra a
geração de RSU, em t/dia, nas regiões do Brasil em 2013.
Tabela 2.3 Geração de RSU em 2012 e 2013
Ano Geração de RSU
[t/dia]
Geração de RSU per capita
[kg/hab./dia]
2012 201.058 1,037
2013 209.280 1,041 Fonte: ABRELPE (2013b)
Tabela 2.4 Geração de RSU por região em 2013
Regiões População total
[hab.]
RSU gerado
[t/dia]
Geração de RSU per capita
[kg/hab./dia]
Norte 17.013.559 15.169 0,891
Nordeste 55.794.707 53.465 0,958
Centro-Oeste 14.993.191 16.636 1,109
Sudeste 84.465.570 102.088 1,208
Sul 28.795.762 21.922 0,761
Brasil 201.062.789 209.280 1,041 Fonte: ABRELPE (2013b)
28
As quantidades coletadas de RSU no Brasil em 2012 e 2013 estão indicadas na Tabela
2.5. Houve um aumento de 4,4% de 2012 para 2013, revelando uma pequena evolução na
cobertura dos serviços de coleta, ou aumento na geração de resíduos per capita, talvez devido
ao aumento da renda da população, em geral. No entanto, comparando a quantidade gerada
com a quantidade coletada de RSU, é possível observar que quase 20.000 toneladas ao dia
deixaram de ser coletadas no Brasil em 2013. Os dados de coleta por região em 2013 estão na
Tabela 2.6.
Tabela 2.5 Coleta de RSU em 2012 e 2013
Ano Coleta de RSU
[t/dia]
Coleta de RSU per capita
[kg/hab./dia]
2012 181.288 0,935
2013 189.219 0,941 Fonte: ABRELPE (2013b)
Tabela 2.6 Coleta de RSU por região em 2013
Regiões RSU Total
[t/dia]
Coleta de RSU per capita
[kg/hab./dia]
Norte 12.178 0,716
Nordeste 41.820 0,750
Centro-Oeste 15.480 1,302
Sudeste 99.119 1,173
Sul 20.622 0,716
BRASIL 189.219 0,941 Fonte: ABRELPE (2013b)
Conforme indicado na Figura 2.1, as regiões que possuíam os maiores índices de
abrangência da coleta de RSU no Brasil, foram a região Sudeste e a região Sul.
Figura 2.1 Índices de abrangência da coleta de RSU no Brasil em 2013
Fonte: ABRELPE (2013b)
Brasil
90,41%
Norte
80,23%
Nordeste
78,22%
Centro-Oeste
93,05% Sudeste
97,09%
Sul
94,07%
29
As três principais formas para a destinação final dos RSU são os aterros sanitários, os
aterros controlados e os lixões. O aterro sanitário é uma técnica de disposição no solo que não
causa danos à saúde pública e à sua segurança, minimizando os impactos ambientais. O aterro
controlado é uma forma inadequada de disposição final de resíduos e rejeitos, no qual o único
cuidado realizado é o recobrimento da massa de resíduos e rejeitos com terra. O lixão é
também uma forma inadequada de disposição final de resíduos, que consiste na descarga do
material no solo sem qualquer técnica, ou medida de controle (MMA, 2012).
A destinação final dos RSU no Brasil é ainda, em muitos casos, inadequada; em 2013,
41,7% dos resíduos foram depositados em lixões ou aterros controlados (Figura 2.2). Os
aterros controlados não têm muita diferença com os lixões desde o ponto de vista ambiental e
os danos que eles causam ao ambiente (ABRELPE, 2013b).
Figura 2.2 Distribuição da destinação final dos RSU coletados em 2013
Fonte: ABRELPE (2013b)
A Figura 2.3 mostra a quantidade de municípios por cada tipo de destinação final em
cada região do Brasil em 2013. Observa-se, nesta figura, que a região Nordeste ainda tem
muitos municípios que encaminham seus resíduos para lixões. As regiões Sudeste e Sul são as
que mais têm aterros sanitários.
30
Figura 2.3 Quantidade de municípios por tipo de destinação adotada para os RSU em 2013
Fonte: ABRELPE (2013b)
A coleta seletiva e a reciclagem são fundamentais em uma destinação adequada dos
RSU. Em 2013 quase 62% dos municípios registraram iniciativas de coleta seletiva, conforme
ilustrado na Figura 2.4. Os tipos de resíduos mais reciclados são o alumínio, aço e
papel/papelão, com taxas de reciclagem acima de 35%, seguidos pelos resíduos de plástico e
vidro, que alcançam valores próximos a 20% (MMA, 2012). Apesar destas iniciativas de
coleta seletiva, somente 3% do lixo total produzido é reciclado no país, segundo dados do
Compromisso Empresarial para a Reciclagem (Cempre).
Figura 2.4 Municípios com iniciativas de coleta seletiva em 2013
Fonte: ABRELPE (2013b)
31
2.1.2 Aproveitamento energético dos RSU
Os RSU podem ser processados em Unidades de Recuperação de Energia (URE), onde
o vapor produzido pela incineração dos resíduos pode movimentar uma central termelétrica a
vapor, cujo produto final é eletricidade. Estes resíduos também podem ser convertidos em
biogás, em aterros sanitários, ou em biodigestores; o biogás produzido pode ser utilizado
posteriormente para geração de eletricidade, aproveitamento térmico, ou purificação para se
tornar biometano e, eventualmente, ser injetado em redes de gás natural (ABRELPE, 2013a).
Alguns subprodutos do processo de biodigestão, como os biofertilizantes, se não contiverem
contaminantes, podem ser utilizados em cultivos agrícolas.
A energia produzida a partir de URE ou pela biodigestão do RSU tem várias
possibilidades de comercialização, conforme indicado na Figura 2.5. A eletricidade gerada
pode ser toda consumida pelo próprio produtor, configurando uma autoprodução. Ela pode ser
vendida diretamente para a empresa concessionária distribuidora local, por um preço
correspondente ao valor de referência, VR, estabelecido pelo regulador, ou ser intercambiada
com a empresa distribuidora, através de net metering. A eletricidade gerada, sobretudo em
instalações de maior porte, pode, também, ser vendida no mercado de contratação livre, ou no
mercado de contratação regulada, em leilões cujo edital admita este tipo de geração. O
biometano pode ser utilizado como gás natural veicular (GNV) em frotas próprias, pode ser
vendido como GNV, ou para outros usos, e, também, pode ser injetado em redes de gás
natural e vendido em mistura com este combustível fóssil (EPE, 2014a).
O RSU possui uma vantagem econômica em comparação com outras fontes de
biomassa, devido a ser coletado regularmente e seu custeio é considerado uma despesa
pública. Mamede (2013) destaca os enormes ganhos que se pode auferir, em termos de
conservação de energia, com o reaproveitamento de parte dos RSU na indústria.
32
Figura 2.5 Opções de comercialização dos energéticos produzidos a partir de RSU
Fonte: EPE (2014a)
2.2 Esgoto
O tratamento do esgoto coletado é condição essencial para a preservação da qualidade
da água dos corpos de água receptores, garantindo a proteção da saúde da população e a
integridade das atividades que envolvem os vários usos dessas águas, tais como abastecimento
humano, dessedentação de animais, irrigação, aquicultura e recreação. Além disso, a ausência
de tratamento adequado dos esgotos favorece a emissão de gases de efeito estufa para a
atmosfera, especialmente de metano (IBGE, 2015).
2.2.1 Panorama atual da coleta e tratamento de esgotos no Brasil
A coleta de esgoto no Brasil atinge somente 48,6% da população brasileira; mais de
100 milhões de brasileiros não tem acesso a este serviço. Nas 100 maiores cidades do país,
mais de 3,5 milhões de brasileiros despejam esgoto irregularmente, mesmo tendo redes
coletoras disponíveis (BRASIL, 2015).
33
O Plano Nacional de Saneamento Básico (Plansab) prevê metas e recursos financeiros
da ordem de R$ 304 bilhões, ou seja, aproximadamente R$ 15,2 bilhões por ano até 2033,
para que o país atinja a universalização dos serviços de água e esgoto. Nos últimos 10 anos os
investimentos em serviços de abastecimento de água e de esgotamento sanitário no país
atingiram uma média de R$ 7,6 bilhões por ano (ABCON; SINDCON).
A produção de esgotos no Brasil atinge 14,5 milhões de m3/dia, equivalente a 5,2
bilhões de m3/ano. O teor médio de sólidos no esgotamento sanitário é 0,1%, dos quais 70%
são de matéria orgânica. Considerando a produção de esgotos indicada acima, o resultado
final é de 2,9 milhões toneladas de matéria orgânica ao ano (BIOMASSA-BR, 2015). Uma
das formas de aproveitamento dessa matéria orgânica é a utilização da digestão anaeróbia para
produzir biogás, que pode ser empregado na geração de energia elétrica, ou como combustível
para uso veicular.
A Tabela 2.7 mostra que a região Sudeste foi a que teve um maior volume de esgoto
tratado por dia em 2008, seguida pelas regiões Sul e Nordeste.
Tabela 2.7 Volume de esgoto tratado por dia no Brasil em 2008, por regiões
Região Volume de esgoto tratado por dia
[m3]
Norte 78.750
Nordeste 1.337.944
Centro-Oeste 682.352
Sudeste 5.017.621
Sul 1.343.923
Brasil 8.460.590 Fonte: IBGE (2008)
Conforme indicado na Tabela 2.8, em 2013 só 39% do esgoto gerado no Brasil foi
tratado. A região com maior porcentagem de tratamento foi a região Sul, que tratou 45,9% da
sua geração de esgoto. Segundo a mesma tabela, naquele ano 69,4% do esgoto coletado foi
tratado no país. A região Sul novamente foi a que apresentou o maior nível de tratamento do
esgoto coletado: 91,6% (SNSA; MCIDADES, 2014).
34
Tabela 2.8 Porcentagens de tratamento de esgoto no Brasil em 2013, por regiões
Região Porcentagem de tratamento de esgotos (%)
Em relação ao esgoto gerado Em relação ao esgoto coletado
Norte 14,7 85,3
Nordeste 28,8 78,1
Centro-Oeste 43,9 64,3
Sudeste 35,1 78,9
Sul 45,9 91,6
Brasil 39,0 69,4 Fonte: SNSA; MCIDADES (2014)
2.2.2 Aproveitamento energético de esgotos
O Brasil utiliza sistemas anaeróbios nas companhias de saneamento para o tratamento
de esgotos. O tipo de reator mais empregado nesse tratamento é o de fluxo ascendente e
manto de lodo, denominado UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Este tipo de reator
não requer um investimento elevado para a sua construção e seu custo de operação é baixo. O
biogás produzido pode ser utilizado como insumo energético dentro da própria estação de
tratamento de esgoto (ETE), para gerar eletricidade e reduzir os gastos com o seu consumo
(SILVA, T. et al., 2015).
Lodo e escuma são resíduos do tratamento de efluentes em sistemas anaeróbios; sua
disposição final é nos aterros sanitários.
Koga et al. (2015) afirmam que uma ETE de médio porte, composta por reatores
anaeróbios e flotação por ar dissolvido, consegue gerar até 80% da energia elétrica consumida
pela ETE, suprir toda a demanda de energia térmica necessária para a secagem do lodo e,
ainda, gerar um excedente de energia térmica.
2.3 Resíduos industriais
Os efluentes industriais são tratados, em geral, através de lagoas, ou pelos processos
de lodos ativados e filtros biológicos. Atualmente estão sendo bastante utilizados os reatores
anaeróbios, incluindo a autoprodução de energia elétrica com o biogás produzido nos reatores.
As principais fontes de efluentes industriais com elevado potencial de produção de biogás são
35
as indústrias de papel e celulose, açúcar e álcool, abatedouros, lacticínios, cervejas, óleos
vegetais e outras indústrias de alimentos e bebidas.
No Brasil, existem 411 usinas de açúcar e álcool que têm produzido em média, nos
últimos cinco anos, 25 bilhões de metros cúbicos de álcool por safra, gerando, além do etanol,
grandes quantidades de rejeitos no processo, principalmente o vinhoto. De acordo com Santos
et al. (2015), os reatores mais utilizados para fazer a digestão anaeróbia neste segmento
industrial são os reatores UASB. Os principais compostos obtidos são o dióxido de carbono, o
gás metano e a água. Quando este gás é queimado, ele libera de 20,9 a 25,1 MJ/m3. Há
contaminantes presentes em sua composição, tais como o ácido sulfídrico (H2S) e a amônia,
entre outros.
2.4 Resíduos agropecuários e florestais
Estima-se que, em 2010, mais de 35% das emissões de gases de efeito estufa no Brasil
foram ocasionados pelo setor agropecuário (RIBEIRO; COELHO, 2015). Hoje em dia, mais
pesquisadores estão analisando o potencial da digestão anaeróbia de dejetos animais no Brasil,
especialmente para geração de energia elétrica.
Os resíduos agropecuários, como o esterco dos animais, têm a possibilidade de gerar
produtos de elevado valor agregado; os produtos mais conhecidos são o biogás e os
biofertilizantes. As principais vantagens do tratamento de resíduos animais são: a mitigação
da emissão de gases de efeito estufa; se evita a contaminação dos corpos d’água; a mitigação
dos maus odores; se evita a presença de microrganismos patogênicos; e se minimiza a
proliferação de insetos. Um dos principais aproveitamentos do esterco animal é a geração de
energia elétrica utilizando o biogás produzido por meio da digestão anaeróbia (SILVA;
SILVA; FILHO, 2015).
As bactérias metanogênicas, produtoras de metano, atuam de forma diferente dependo
do tipo de biomassa, gerando quantidades variadas de biogás. Os fatores que mais afetam essa
produção são temperatura, presença ou não de oxigênio, nível de umidade, quantidade de
bactérias versus volume de biomassa, entre outros. Na Tabela 2.9 são apresentados dados de
produção de biogás oriundo de diversos tipos de dejetos animais e o percentual de gás metano
presente na quantidade produzida de biogás (MOURA, 2012). O teor de metano contido no
36
biogás produzido também varia dependendo da alimentação das espécies. Animais confinados
tendem a produzir quantidades maiores de CH4 (TORRES; SILVA, 2015).
Tabela 2.9 Produção de biogás por tipo de dejeto animal
Biomassa utilizada (dejetos) Produção de biogás (a partir de
material seco em m3/ton)
Percentual de gás metano
produzido
Bovinos 270 55%
Suínos 560 50%
Equinos 260 Variável
Ovinos 250 50%
Aves 285 Variável Fonte: MOURA (2012)
A biomassa florestal é uma fonte renovável de energia, sempre que seja proveniente de
reflorestamentos, ou resíduos da indústria madeireira. Existe um projeto denominado
“Florestas Energéticas” que está sendo desenvolvido pelo CIBiogas (2015), o qual analisa a
viabilidade de produção de florestas energéticas de eucalipto de forma integrada à produção
de biogás a partir de dejetos de suínos. O biofertilizante produzido pelo biodigestor fertiliza o
solo para plantio da floresta e a lenha produzida é utilizada complementarmente ao biogás nas
propriedades rurais e agroindústrias (MARIANI et al., 2015).
2.5 Potenciais técnicos para aproveitamento energético de resíduos da biomassa no
Brasil
Os potencias técnicos para aproveitamento energético de resíduos da biomassa
existentes no país são grandes. A Tabela 2.10 apresenta alguns destes potenciais para a
produção de biogás e bioeletricidade proveniente dos resíduos que poderiam ter uma maior
participação no Brasil. A geração de energia elétrica no Brasil em centrais de serviço público
e autoprodutores atingiu 590,5 TWh em 2014 (EPE, 2015). Isso significa que, se todos os
resíduos mostrados na Tabela 2.10 fossem aproveitados para gerar eletricidade através do
biogás, a contribuição na oferta interna de energia elétrica seria de aproximadamente 70%. É
importante, no entanto, ter em mente que hoje o mercado de biogás tem muitas barreiras e
dificuldades, que são abordadas no capítulo 6 deste trabalho.
37
Tabela 2.10 Potenciais para a produção de biogás e bioeletricidade a partir da biodigestão de diversos tipos de
resíduos no Brasil
Setor Tipo de resíduo
Potencial de geração
de biogás
(m3/ano)
Potencial
energético
(GWh/ano)
Resíduos da
pecuária
Aves 2.825.206.740,60 4.040,05
Suínos 2.628.897.610,30 3.759,32
Vaca ordenhadas 3.953.560.106,63 5.653,59
Resíduos
agroindustriais
Açúcar e álcool
(vinhoto) 3.170.179.374,00 4.533,40
Cervejas 267.271.219.337,79 382.197,84
Papel e celulose
(licor negro) 3.578.833.530 5.117,73
Resíduos urbanos Resíduos sólidos
urbanos 5.910.989.797,80 8.452,72
Esgoto 357.126.518 510,69
TOTAL 289.696.013.015,12 414.265,34
Fonte: SENAI (2016)
38
3 PRINCIPAIS ROTAS TECNOLÓGICAS PARA O
APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RESÍDUOS
Neste capítulo são apresentadas as rotas tecnológicas mais utilizadas para o
aproveitamento energético de resíduos. As tecnologias de maior interesse para esta
dissertação são as que envolvem a geração de biogás como vetor energético.
São descritas, sucintamente, as principias tecnologias empregadas para transformar o
biogás em eletricidade, ou em biometano.
O aproveitamento dos resíduos sólidos urbanos (RSU) é destacado no capítulo, dada
sua especificidade no que se refere à necessidade de separação dos vários tipos de resíduos
que os constituem e à produção de biogás em aterros sanitários.
A Lei Federal nº 12.305/2010, que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos
(PNRS), tem um papel importante neste contexto, pois estabelece diretrizes para a elaboração
de planos de gestão de resíduos que contemplem metas de redução, reutilização e reciclagem,
entre outras, com vistas a reduzir a quantidade de resíduos e rejeitos encaminhados para uma
disposição final ambientalmente adequada.
O aproveitamento energético de resíduos deve ser considerado como uma opção
quando os resíduos já estão gerados e são um problema ambiental. É importante destacar, no
entanto, que, no caso dos RSU, a PNRS estabelece uma hierarquia na gestão dos resíduos,
apresentada na Figura 3.1. Pode-se observar, nesta figura, que a produção de energia através
dos RSU não é prioritária. Por outro lado, é importante destacar o elevado potencial de
conservação de energia associado à reutilização e reciclagem dos resíduos.
3.1 Separação dos vários tipos de resíduos
A coleta seletiva foi definida na PNRS como a coleta de resíduos sólidos previamente
separados de acordo com a sua constituição e composição, devendo ser implementada por
municípios como forma de encaminhar as ações destinadas ao atendimento do principio da
hierarquia na gestão de resíduos (ABRELPE, 2013b).
39
Figura 3.1 Hierarquia na gestão dos RSU, segundo a PNRS
Fonte: Adaptado de EEA (2013)
As matérias primas utilizadas para gerar biogás geralmente são culturas ou resíduos da
biomassa que requerem alguma separação, ou tratamento prévio antes de passarem pelo
processo de conversão bioquímica. Além disso, no caso dos RSU, nem todos os resíduos
coletados são aproveitáveis para a geração de biogás.
A Lei 12.305 de 2010, em seu Art. 9°, diz que somente deverão ser destinados à
disposição final (aterros sanitários), os rejeitos, ou seja, somente os resíduos que não podem
ter um aproveitamento de qualquer forma. Para os resíduos orgânicos, os tratamentos mais
conhecidos e accessíveis são a compostagem, a biodigestão e a incineração em unidades de
recuperação de energia (UREs). Outras tecnologias, como a pirólise e a gaseificação, são bem
menos utilizadas, devido à sua baixa atratividade econômica para processar este tipo de
resíduo (PRS, 2013).
3.2 Biodigestores
A biodigestão é um processo natural de decomposição da matéria orgânica que ocorre
na ausência de oxigênio, gerando o biogás e um resíduo líquido rico em minerais que pode ser
Prevenção e redução
Preparação para reutilização
Reciclagem
Outros tipos de valorização
Eliminação
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utilizado como biofertilizante. O biogás é composto principalmente por gás carbônico e
metano, ambos amplamente utilizados na indústria. A combustão do metano libera energia
térmica que pode ser convertida em outras formas de energia. Os fatores que mais influem na
produção de biogás são a temperatura, a acidez (pH), a homogeneidade do substrato e a
concentração de oxigênio (PORTAL DO BIOGÁS, 2013).
As tecnologias utilizadas em biodigestores são estabelecidas para cada tipo de
substrato que será empregado para alimentar o fermentador. É necessário conhecer o grau de
umidade do substrato e sua viscosidade e, com isso, escolher entre técnicas de digestão seca
ou úmida. A diferença básica entre estas formas de digestão se dá devido à digestão úmida
ser bombeável e a seca ser empalhável. Apesar de não haver uma definição oficial em função
do porcentual de umidade, na prática a linha divisória entre a digestão seca e a úmida gira em
torno de 30% de matéria seca no substrato. A análise do substrato também ajuda na definição
de como deve funcionar a alimentação do fermentador, que pode ser de forma contínua, semi-
contínua ou descontínua. Cada uma das possibilidades tem vantagens e desvantagens
relacionadas, por exemplo, ao tempo de retenção dentro dos fermentadores, o que pode influir
na quantidade de biogás gerado (PORTAL DO BIOGÁS, 2015).
As composições químicas do substrato, assim como a velocidade de decomposição da
matéria orgânica servem de base para a distribuição das fases do processo de digestão. As
quatro fases (hidrolise, acidogênese, acetogênese e metagênese) podem acontecer de modo
paralelo em um único fermentador, ou serem distribuídas em dois ou mais fermentadores.
Outro fator importante para a escolha do tipo de tecnologia do biodigestor é a temperatura;
segundo este parâmetro, os processos são classificados como psicrofílicos, mesofílicos e
termofílicos. Depois de definir a temperatura do processo é aconselhável mantê-la, pois os
microrganismos responsáveis pela fermentação são muito sensíveis a mudanças de
temperatura. Na Figura 3.2 é apresentado um resumo das tecnologias utilizadas em
biodigestores de acordo com as variáveis do processo (PORTAL DO BIOGÁS, 2015).
Graças às tecnologias atualmente disponíveis, quase todo tipo de resíduo pode ser
tratado. Em geral, os dois tipos de biodigestores mais conhecidos no mercado são os
biodigestores indianos e os biodigestores alemães. O biodigestor indiano não possui
automação nem controle de processo; nesse caso, as bactérias responsáveis pela
decomposição e geração de metano sofrem as influências externas de temperatura, além de
outros processos internos e produzem metano de uma forma muito ineficiente. Por outro lado,
o biodigestor alemão tem automação e controle de processo, cuja finalidade é aumentar a
41
eficiência do processo, possibilitando a geração de mais metano com uma quantidade menor
de matéria orgânica (PRS, 2013).
Figura 3.2 Tecnologias utilizadas em biodigestores
Fonte: PORTAL DO BIOGÁS (2015)
3.3 Aterros sanitários com aproveitamento energético
O aterro sanitário é uma técnica de aterramento dos RSU. Este processo consiste
basicamente na compactação dos resíduos no solo na forma de camadas, que periodicamente
são cobertas com terra ou outro material inerte, de modo a produzir uma degradação natural e
lenta por via biológica até a mineralização da matéria biodegradável. O processo exige
cuidados especiais e técnicas específicas a serem seguidas, desde a seleção e preparo da área
até sua operação e monitoramento. Deve funcionar de modo a fornecer proteção ao meio
ambiente, evitando a contaminação das águas subterrâneas pelo chorume, além do acúmulo
do biogás gerado pela decomposição da matéria orgânica em seu interior. O aterro apresenta
como principais características técnicas (FEAM, 2012):
Impermeabilização da base do aterro, que pode ser executada com argila ou
geomembranas sintéticas;
Tecnologias
Umidade do substrato
Digestão úmida
Digestão seca
Alimentação do fermentador
Descontínua
Semi contínua
Contínua
Fases do processo
Monofásico
Bifásico
Trifásico
Temperatura da fermentação
Psicrofílico
Mesofílico
Termofílico
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Sistema de drenos que permite a saída do biogás;
Sistema de coleta de chorume;
Sistema de drenagem de águas pluviais, as quais ao infiltrarem no maciço do aterro
podem gerar instabilidade e o aumento da produção de chorume.
A Figura 3.3 apresenta uma ilustração de setores em implantação, em operação e
concluídos de um aterro sanitário.
Figura 3.3 Características técnicas de um aterro sanitário
Fonte: SEMARH-AL (2015)
O biogás coletado pelos drenos é aproveitado como energético, ou, então, é queimado
em flares, pois o CO2 resultante desta queima é menos prejudicial na formação do efeito
estufa no planeta, do que o CH4 do biogás.
O biogás proveniente dos aterros pode ser empregado como combustível industrial, ou
veicular, para gerar energia elétrica, ou, após um processo de purificação, para se transformar
em biometano e, eventualmente, ser misturado com gás natural.
3.4 Geração de eletricidade a partir do biogás
O biogás produzido nos biodigestores pode ser utilizado como fonte de energia
primária para fornecer energia mecânica em turbinas e motores de combustão interna, os
quais acoplados a geradores elétricos são capazes de produzir energia elétrica. Geralmente o
gás utilizado deve cumprir padrões de qualidade ambiental, além de evitar danificar os
motores ou turbinas. Pelo fato de o biogás ser um gás pobre, que não possui um alto poder
43
calorífico comparado com outros gases combustíveis, os equipamentos utilizados (sejam
motores de combustão interna ou turbinas) precisam ser projetados para utilizar este tipo de
combustível. Como a demanda por estes equipamentos ainda não é elevada, há poucos
fabricantes atuando neste mercado.
3.4.1 Turbinas a gás
A turbina a gás é uma máquina térmica que opera segundo o ciclo Brayton. Neste
equipamento se aproveita diretamente a energia liberada na combustão. Os gases da
combustão, que armazenam esta energia, se expandem produzindo potência mecânica no eixo
de uma turbina. O princípio de funcionamento é detalhado a seguir:
Ar é comprimido por um compressor (axial, centrífugo, ou combinado);
Ar comprimido entra na câmara de combustão, onde o combustível é injetado; e
Os gases quentes se expandem na turbina, produzindo potência mecânica.
A turbina aciona um gerador elétrico que produz eletricidade.
As turbinas a gás apresentam eficiências em torno de 20 a 25% quando operadas com
gases de baixo poder calorífico (SALES; ANDRADE; LORA, 2006).
3.4.2 Microturbinas a gás
As microturbinas a gás evoluíram das aplicações da turbina a gás nas indústrias
aeroespacial e automotiva, para as aplicações em sistemas elétricos de potência. Elas
apresentam diversas inovações tecnológicas, como o uso de mancais a ar, ligas metálicas e
cerâmicas resistentes a altas temperaturas, e componentes eletrônicos de potência.
Tal qual ocorre nas turbinas a gás, nas microturbinas o ar é aspirado e forçado para seu
interior a alta velocidade e pressão, sendo, em seguida, misturado ao combustível, que é
queimado na câmara de combustão. Os gases quentes resultantes da combustão são
expandidos na turbina e o calor remanescente dos gases de exaustão pode ser aproveitado para
aquecimento do ar de combustão.
44
As microturbinas têm vantagens e desvantagens. Entre as principais vantagens
encontram-se os baixos níveis de ruídos e vibrações, a flexibilidade na utilização de
combustíveis, entre eles o biogás, dimensões reduzidas e a simplicidade de instalação,
podendo ser instaladas em locais cobertos, ou ao ar livre. As emissões de NOx são menores
que 9 ppm nas microturbinas de baixa potência (30 a 100 kW), podendo chegar a 100 ppm
nas de maior potência. Entre as desvantagens, está a necessidade de importação desses
equipamentos, cujas potências hoje disponíveis no mercado situam-se entre 30 kW e 1,0 MW.
Eles têm baixo rendimento elétrico (inferior a 30%), porém, quando são utilizados em
instalações de cogeração, sua eficiência total pode chegar a mais de 80%. As microturbinas
tem alto custo de operação e manutenção, quando comparadas com outras tecnologias
existentes, e precisam de um bom sistema de limpeza do biogás, além do dimensionamento da
microturbina para a queima de um gás de baixo poder calorífico (ICLEI, 2009).
3.4.3 Motores de combustão interna do ciclo Otto
O motor de combustão interna que opera segundo o ciclo Otto é o equipamento mais
utilizado para queima do biogás, devido ao maior rendimento elétrico e ao menor custo
quando comparado às outras tecnologias. Para promover a queima de biogás em motores de
ciclo Otto são necessárias pequenas modificações nos sistemas de alimentação, ignição e taxa
de compressão. Esses motores aspiram a mistura ar-combustível antes de ser comprimida no
interior dos cilindros e a combustão da mistura é dada por centelha produzida na vela de
ignição. Esses motores em geral operam em ciclos de quatro tempos, pois seu funcionamento
ocorre sequencialmente em quatro etapas:
Admissão: abertura da válvula de admissão através da qual é injetada no cilindro a
mistura ar-combustível e o pistão é empurrado para baixo com o movimento do
virabrequim;
Compressão: fechamento da válvula de admissão e compressão da mistura (ordem de
10:1). Antes de o pistão chegar na parte superior de seu curso no cilindro, a vela gera uma
faísca;
Combustão: é neste tempo do ciclo que ocorre a explosão da mistura e expansão dos
gases quentes formados na explosão. Essa expansão dos gases promove uma determinada
força, permitindo que o pistão desça; e
45
Exaustão: abertura da válvula de escape, através da qual os gases são expulsos pelo
pistão.
As principais vantagens desta tecnologia para geração de energia elétrica a partir de
biogás já foram mencionadas: melhor rendimento e menor custo unitário de geração do que as
outras alternativas.
As capacidade de geração disponíveis no mercado se situam entre 5 kW e 1,6 MW.
Motores com capacidades superiores a 230 kW, no entanto, precisam ser importados. Uma
outra desvantagem é que as emissões de NOx são elevadas (ICLEI, 2009).
3.5 Purificação do biogás
Apesar de o biogás poder ser utilizado em qualquer aplicação destinada ao gás natural,
para o uso em veículos, ou para a sua mistura com o gás natural, existe a necessidade de
remoção de alguns de seus componentes, tais como: umidade, ácido sulfídrico (H2S),
siloxanos (sobretudo no biogás proveniente de aterros sanitários), dióxido de carbono (CO2) e
partículas.
Na produção de biometano é importante retirar o CO2 do biogás até que a porcentagem
de metano fique próxima à do gás natural, para que possa ser utilizado para os mesmos fins. A
remoção de CO2 do biogás é uma operação unitária em que um componente da mistura é
dissolvido em um líquido e em carbonato de potássio, hidróxido de cálcio, hidróxido de sódio,
entre outros. Entre os métodos físicos, destacam-se os crivos moleculares, separação por
membranas e colunas de absorção. Os métodos físicos são os mais conhecidos e utilizados
devido à fácil regeneração dos agentes utilizados na absorção.
Existem vários solventes que podem ser utilizados para a remoção do CO2. O
polietileno glicol é uma das opções e, atualmente, é a mais utilizada devido à alta solubilidade
de CO2 e H2S. Considerando o custo, a melhor opção a ser utilizada é a água, pois o CO2 e
H2S também são solúveis em água. Um dos fatores mais importantes do processo de absorção
do CO2 é a razão líquido/gás. É definida a quantidade de solvente necessária para absorver
uma determinada quantidade de soluto. Cada soluto possui uma solubilidade a um
determinado solvente e é por meio dessa solubilidade que é determinada a vazão de solvente
necessária para absorver o soluto existente em uma mistura gasosa. A absorção de CO2 pela
água ocorre em pressões elevadas. As colunas de absorção operam, na maioria dos casos, a
46
pressões na faixa de 600 a 1.200 kPa, obtendo-se, na saída do sistema, porcentagem de
metano em torno de 95% e 1 a 3% de CO2 (ICLEI, 2009).
Não há tecnologias nacionais comprovadamente eficientes para a purificação do
biogás e com custo competitivo em relação aos combustíveis convencionais. Existem
equipamentos importados que garantam eficiência elevada; no entanto os mesmos nunca
foram testados no Brasil e necessitam de adaptações para as características do biogás nacional
(ICLEI, 2009).
3.6 Rotas tecnológicas para o aproveitamento de resíduos sem a produção de biogás
Existem rotas tecnológicas para o aproveitamento de resíduos que não envolvem a
produção de biogás. As mais utilizadas – compostagem, unidade de recuperação de energia,
pirólise e gaseificação – são descritas nas seções a seguir.
3.6.1 Compostagem
A compostagem é um processo que faz uso de um princípio natural de decomposição
da matéria orgânica na presença de oxigênio. Neste caso, milhares de bactérias atuam
quebrando moléculas até transforma-las em gases (gás carbônico e água) e minerais. O
produto resultante deste processo é um composto orgânico, que, se não houver contaminantes
no substrato que lhe deu origem, pode ser usado como adubo na agricultura. O processo de
compostagem está ilustrado na Figura 3.4.
47
Figura 3.4 Processo de compostagem
Fonte: FEAM (2012)
O processo é afetado por fatores como umidade, oxigênio, temperatura, concentração
de nutrientes e o tamanho das partículas. O procedimento envolve duas fases distintas:
degradação ativa (a temperatura deve ser controlada de 45 °C a 65 °C) e maturação ou cura
(caracteriza-se pelo desenvolvimento de temperaturas entre 30 °C a 45 °C, ocorrendo a
umidificação da matéria orgânica estabilizada na primeira fase) (FEAM, 2012; PRS, 2013).
3.6.2 Unidade de recuperação de energia
Em uma unidade de recuperação de energia (URE) ocorre um processo de combustão
controlada, que tem como princípio básico a reação de oxigênio com componentes
combustíveis presentes no resíduo, em temperaturas superiores a 800 °C, convertendo sua
energia química em calor.
O processo de combustão realiza-se em um forno de incineração, composto
basicamente de câmara de combustão (onde os resíduos são inseridos a uma taxa de
alimentação pré-definida e ocorre o processo de queima controlada) e câmara de pós-
combustão (onde se completa a queima controlada de CO e substâncias orgânicas contidas
nos gases procedentes da câmara de combustão).
A combustão em uma URE pode ocorrer em uma grelha, em leito fluidizado (tipo
circulante ou borbulhante), em câmaras múltiplas, ou em um forno rotativo.
48
A Figura 3.5 ilustra, esquematicamente, o funcionamento de uma URE com
combustão de lixo urbano em grelha e geração de energia elétrica.
Figura 3.5 Diagrama do processo em uma URE com combustão de lixo urbano em grelha e geração de energia
elétrica
Fonte: FEAM (2012)
Na URE da Figura 3.5, o resíduo é descarregado no silo da usina (1), de onde é
retirado por agarradores mecânicos e jogado em moegas (2). Das moegas o lixo é empurrado
gradualmente para o interior do incinerador (3). O calor produzido pela queima do lixo é
utilizado na caldeira (4) para aquecimento de água e o vapor gerado nesta é conduzido por
tubulações para um sistema de turbina e gerador, para a produção de energia elétrica. Depois
de o lixo ser incinerado, restam sobre as grelhas as escórias, que são drenadas para sistemas
coletores situados abaixo das grelhas (5), resfriadas com água, passando posteriormente por
separadores eletromagnéticos que promovem a extração de metais para reciclagem. Os gases
de combustão são enviados para os sistemas de tratamento e remoção de poluentes (6),
passam por filtros para retenção de partículas finas (poeiras) (7) e são lançados ao meio
ambiente através da chaminé (8) (FEAM, 2012).
3.6.3 Pirólise
A pirólise é um processo de decomposição térmica, na ausência de oxigênio, por fonte
externa de calor, que converte matéria orgânica em diversos subprodutos. O fracionamento
das substâncias orgânicas ocorre gradualmente, à medida que estas passam pelas zonas de
49
calor de um reator vertical ou horizontal. Na zona de secagem, parte inicial no reator, as
substâncias orgânicas perdem a umidade, enquanto que na zona pirolítica propriamente dita
(cuja temperatura pode variar de 300 °C a 1.600 °C) ocorrem os processos de volatilização,
oxidação e fusão, resultando em (LIMA, 1995):
Gases não condensáveis, compostos principalmente por nitrogênio e gás de síntese;
Líquido pirolenhoso, obtido pela condensação de gases que se desprendem durante o
processo, com baixo teor de enxofre, composto por ácido pirolenhoso (ácido acético,
metanol, alcatrão solúvel e outros compostos em menor quantidade) e alcatrão insolúvel;
e
Resíduo sólido, constituído por carbono quase puro (carvão vegetal) e, ainda, por vidros,
metais e outros materiais inertes (escória) caso presentes no RSU processado.
Um esquema de um reator pirolítico está ilustrado na Figura 3.6).
Figura 3.6 Esquema de um reator pirolítico
Fonte: ANDRADE (2010)
3.6.4 Gaseificação
Na gaseificação ocorre a conversão da matéria-prima sólida ou líquida em gás por
meio de oxidação parcial, sob a aplicação de calor. Trata-se de um processo termoquímico de
50
decomposição de matéria orgânica, de fluxo contínuo ou batelada, sendo a técnica mais
comum a oxidação parcial utilizando um agente de gaseificação (oxigênio, ar ou vapor), em
quantidades inferiores à estequiométrica (mínimo teórico para combustão), para a produção
de syngas, cujos principais componentes são monóxido de carbono e hidrogênio, mas contêm
também dióxido de carbono e, dependendo das condições, metano, hidrocarbonetos leves,
nitrogênio e vapor de água em diferentes proporções.
A Figura 3.7 ilustra esquematicamente o processo de gaseificação.
Figura 3.7 Processo de gaseificação
Fonte: FEAM (2012)
O gás produzido a partir da gaseificação de biomassa tem muitas aplicações práticas,
tais como a geração de energia mecânica e elétrica, a geração direta de calor, ou matéria-
prima para a obtenção de combustíveis líquidos ― como hidrocarbonetos combustíveis
sintéticos (diesel e gasolina), metanol, etanol e outros produtos químicos, através de processos
de síntese química catalítica (FEAM, 2012).
3.7 Síntese das rotas tecnológicas analisadas no capítulo
A Figura 3.8 ilustra o conjunto das rotas tecnológicas usualmente empregadas para o
aproveitamento energético de resíduos através da produção de biogás, enquanto que a Tabela
3.1 resume os principais processos e produtos envolvidos no aproveitamento de resíduos sem
a geração de biogás.
51
Figura 3.8 Tecnologias de aproveitamento energético de resíduos, a partir da produção de biogás
Fonte: Elaboração própria
Tabela 3.1 Rotas tecnológicas para o aproveitamento de resíduos sem a produção de biogás
Tecnologia Processo Produtos
Compostagem Decomposição da matéria orgânica na
presença de oxigênio
Gases (gás carbônico e água) e
composto orgânico (rico em
minerais)
URE Reação de oxigênio com componentes
combustíveis presentes nos resíduos
Calor produzido pela queima e gases
da combustão
Pirólise Decomposição térmica, na ausência de
oxigênio, da matéria orgânica
Gases não condensáveis, líquido
pirolenhoso e um resíduo sólido
(cinzas)
Gaseificação
Decomposição da matéria orgânica, através
de oxidação parcial com um agente de
gaseificação
Syngas (hidrogênio e monóxido de
carbono)
Fonte: Elaboração própria
Produção Utilização do biogás
de biogás
Biodigestores
Aterros Sanitários
Purificação do biogás para obtenção de biometano
Geração de eletricidade
Turbinas a gás
Microturbinas a gás
Motores Ciclo Otto
52
4 MODELOS MATEMÁTICOS PARA ESTIMAR O POTENCIAL
DE APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RSU
Modelos de simulação, ou de programação matemática são essenciais para se estimar
o potencial de aproveitamento energético de qualquer tipo de resíduo.
Este capítulo está dividido em três blocos. No primeiro são apresentados três modelos
que têm sido utilizados para estimar a produção de biogás em aterros sanitários. A geração de
biogás em uma Estação de Tratamento Anaeróbico de Efluentes (ETAE) pode ser calculada
com o auxílio de um modelo de simulação descrito no segundo bloco. Na última parte do
capítulo é formulado e aplicado um modelo de programação linear que calcula a geração e
venda de energia elétrica que maximiza a receita líquida de Unidades de Recuperação de
Energia (URE) que incineram parte dos resíduos sólidos urbanos (RSU) disponíveis em
quatro cidades brasileiras.
4.1 Modelos para estimar a produção de metano em aterros sanitários
Os modelos apresentados a seguir são os mais citados na literatura técnica e os mais
utilizados para realizar estimativas do metano produzido em aterros sanitários. Segundo
Figueiredo (2012), as estimativas da produção total de metano e da taxa em que este gás é
gerado podem variar de modelo para modelo. O parâmetro de insumo mais importante, que é
comum a todos eles, é a quantidade do resíduo. Outro fator importante é a quantidade de
tempo estimada entre a colocação do resíduo e o começo da decomposição anaeróbia, ou fase
metanogênica dentro da massa do resíduo. Recomenda-se, em geral, utilizar modelos simples,
que empreguem um número reduzido de parâmetros que possam ser coletados facilmente nas
condições específicas do local.
A geração do biogás em um aterro sanitário é iniciada alguns meses após o início do
aterramento dos resíduos e continua por cerca de 15 anos após seu encerramento. Para cada
tonelada de resíduo disposto em um aterro sanitário são gerados, em média, 200 Nm3 de
biogás. A seguir são descritos, brevemente, os três modelos mais utilizados na realização de
estimativas da produção de biogás em aterros sanitários.
53
4.1.1 Modelo Scholl-Canyon
Este modelo é recomendado pelo Banco Mundial. É simples, de fácil aplicação e o
mais empregado pelas agências reguladoras e instituições financeiras que apoiam os projetos
de aproveitamento do biogás de aterros na América do Sul. O modelo baseia-se na premissa
de que há uma fração constante de material biodegradável no aterro sanitário por unidade de
tempo, o que se expressa a partir da seguinte equação (ELK, 2007):
𝑄𝐶𝐻4 = 𝑘 ∙ 𝐿0 ∙ 𝑚 ∙ 𝑒−𝑘𝑡 (4.1)
onde:
𝑄𝐶𝐻4 = metano produzido em um determinado ano (m3/ano);
𝑘 = constante de geração de metano (l/ano);
𝐿0 = potencial de geração de metano por tonelada de lixo (m3/ton);
𝑚 = massa de resíduo depositada no ano considerado (t/ano); e
𝑡 = número de anos após o encerramento do aterro.
Os valores recomendados pelo Banco Mundial para o parâmetro 𝑘 estão indicados na
Tabela 4.1. Segundo o Banco Mundial, os valores de 𝐿0 devem ser estimados com base no
conteúdo de carbono do resíduo, na fração de carbono biodegradável e em um fator de
conversão estequiométrico; desta forma, condições abióticas e operacionais do aterro não
influenciam na determinação deste parâmetro, somente a composição dos resíduos. Valores
comuns neste parâmetro variam entre 125 e 310 m3 de CH4/tonelada de resíduo. Na ausência
de informações detalhadas sobre a composição orgânica dos resíduos, é sugerida a utilização
do valor padrão de 170 m3 de metano por tonelada de resíduo (CASSAÚ FILHO, 2012).
Tabela 4.1 Valores sugeridos para a constante 𝑘, de acordo com o Banco Mundial
Precipitação anual Tipo de resíduo
Relativamente
inerte
Moderadamente
degradável
Altamente
degradável
< 250 mm 0,01 0,02 0,03
> 250 e 500 mm 0,01 0,03 0,05
> 500 e < 1000 mm 0,02 0,05 0,08
> 1000 mm 0,02 0,06 0,09 Fonte: CASSAÚ FILHO (2012)
54
4.1.2 Modelo LandGem
O modelo Landfill Gas Emission Model (LandGem) foi desenvolvido pela EPA
(Environmental Protection Agency) e consta na legislação federal dos Estados Unidos da
América (EUA) sobre diretrizes e regras finais para aterros sanitários novos e velhos. É
bastante empregado no mundo, tendo sido utilizado, inclusive, no estudo do potencial de
geração de energia nos municípios brasileiros a partir de biogás de aterros sanitários,
realizado pelo Ministério do Meio Ambiente. A quantidade de metano gerada durante um ano,
𝑄𝐶𝐻4, em m3/ano, é calculada pela seguinte equação cinética de primeira ordem (ELK, 2007):
𝑄𝐶𝐻4 = 𝐿0𝑅(𝑒−𝑘𝑐 − 𝑒−𝑘𝑡) (4.2)
onde:
𝐿0 = potencial de geração de metano por tonelada de lixo (m3/t);
𝑅 = quantidade anual de resíduos depositados no aterro (t/ano);
𝑘 = constante de geração de metano (1/ano);
𝑡 = tempo desde o início da disposição de lixo no aterro (anos); e
𝑐 = tempo desde o encerramento do aterro (anos).
O valor de k na equação (4.2) depende da pluviometria média da região do aterro.
Nesta metodologia, pode-se adotar k = 0,02 1/ano para localidades com pluviometria anual
inferior a 635 mm/ano e k = 0,04 1/ano para regiões com pluviometria anual superior a 635
mm/ano. Estes valores indicam que os resíduos dentro do aterro teriam uma meia vida4 de
aproximadamente 34 anos em regiões com pluviometria anual inferior a 635 mm/ano e, para
regiões com pluviometria superior a 635 mm/ano, uma meia vida de cerca de 17 anos. O valor
padrão para 𝐿0 é de 100 m3 por tonelada de resíduo. Este valor é sugerido por ter
proporcionado as emissões teóricas, ou seja, calculadas através do modelo, mais próximas da
realidade, quando comparadas com dados empíricos de medições de metano em 40 aterros
sanitários (CASSAÚ FILHO, 2012).
4 A meia-vida de um resíduo entrando em decomposição é o tempo que leva para uma quantidade deste resíduo
diminuir pela metade.
55
4.1.3 Modelo adotado pelo IPCC
O modelo de cálculo mais simplificado adotado pelo Painel Intergovernamental de
Mudanças Climáticas (IPCC, sua sigla em inglês) permite o cálculo da quantidade anual de
metano gerada em um aterro sanitário, 𝑄𝐶𝐻4, em m3/ano, através da seguinte equação:
𝑄𝐶𝐻4 = (𝑃𝑜𝑝𝑢𝑟𝑏 ∙ 𝑅𝑆𝑈𝑡 ∙ 𝑅𝑆𝑈𝑓 ∙ 𝐹𝐶𝑀 ∙ 𝐶𝑂𝑈 ∙ 𝐶𝑂𝑈𝐹 ∙ 𝐹 ∙ 16/12 − 𝑅) ∙ (1 − 𝑂𝑋) (4.3)
onde:
𝑃𝑜𝑝𝑢𝑟𝑏 = população urbana (número de habitantes);
𝑅𝑆𝑈𝑡 = taxa de geração de resíduos sólidos urbanos por habitante por ano (m3/hab.ano);
𝑅𝑆𝑈𝑓 = fração dos resíduos sólidos urbanos que é depositada em locais de disposição de
resíduos sólidos (%);
𝐹𝐶𝑀 = fator de correção de metano (%);
𝐶𝑂𝑈 = carbono orgânico degradável no resíduo sólido urbano (gC/gRSU);
𝐶𝑂𝑈𝐹 = fração de COU que realmente degrada (%);
𝐹 = fração de CH4 no gás de aterro (%);
16/12 = taxa de conversão de carbono em metano (adimensional)
𝑅 = quantidade de metano recuperado (GgCH4/ano)
𝑂𝑋 = fator de oxidação (adimensional)
A equação (4.3) também pode ser descrita da seguinte maneira:
𝑄𝐶𝐻4 = (𝑃𝑜𝑝𝑢𝑟𝑏 ∙ 𝑅𝑆𝑈𝑡 ∙ 𝑅𝑆𝑈𝑓 ∙ 𝐿0)(1 − 𝑂𝑋) (4.4)
onde:
𝐿0 = 𝐹𝐶𝑀 ∙ 𝐶𝑂𝑈 ∙ 𝐶𝑂𝑈𝐹 ∙ 𝐹 ∙ 16/12 − 𝑅 (4.5)
Quando se considera a variável “tempo”, o método de cálculo é expresso pela equação
(4.6):
𝑄𝐶𝐻4𝑡,𝑥 = 𝑘 ∙ 𝑅𝑥 ∙ 𝐿0 ∙ 𝑒−𝑘(𝑡−𝑥) (4.6)
56
onde:
𝑄𝐶𝐻4𝑡,𝑥 = metano gerado no ano t pelo resíduo Rx (ton/ano);
𝑘 = constante de geração de metano (ano-l);
𝑅𝑥 = quantidade de resíduo aterrado no ano x (t);
𝑥 = ano de aterramento do resíduo (ano);
𝐿0 = potencial de geração de metano (m3/t de resíduo); e
𝑡 = ano de cálculo (ano)
Para a estimativa das emissões de metano em um determinado período, somam-se as
emissões anuais:
𝑄𝐶𝐻4 = ∑ 𝑄𝐶𝐻4𝑡,𝑥𝑡,𝑥 (4.7)
4.1.4 Considerações gerais sobre os três modelos
Os parâmetros 𝐿0 e 𝑘 são comuns aos três modelos. Eles são considerados os mais
importantes, pois refletem variações de acordo com o local, o clima e a composição dos
resíduos, entre outros. A constante 𝑘 de geração de metano representa a velocidade de
decomposição biológica dos resíduos após a disposição no aterro sanitário; ela é influenciada
pelo teor de umidade, pela disponibilidade de nutrientes, pelo pH e pela temperatura. Os
valores de 𝑘 variam de 0,01, para aterros secos, a 0,21, para aterros úmidos. Estima-se que
esta margem reflita as diferentes características geográficas da região e certas condições do
aterro. O parâmetro 𝐿0, que é o potencial de geração de metano, está associado à quantidade
de matéria orgânica presente na massa de resíduos. O 𝐿0 pode variar de 1 m3 para aterros com
resíduos com baixa quantidade de matéria orgânica, a 312 m3 para aterros com grande
quantidade de matéria orgânica por tonelada de resíduos.
Os três modelos matemáticos são ferramentas úteis para avaliar o potencial de geração
de metano nos aterros. O êxito de qualquer modelo depende, na maior parte, do nível de
incerteza aceitável, da confiabilidade dos dados de insumo, da experiência do indivíduo que
analisa os dados, bem como do grau de semelhança entre o local em questão e outros locais
que possam ter sido modelados com sucesso (ELK, 2007).
57
As principais características dos três modelos descritos nas seções anteriores estão
resumidas na Figura 4.1.
Figura 4.1 Modelos úteis para o cálculo da geração de biogás a partir de aterros sanitários
Fonte: Elaboração própria
4.2 Programa que estima o potencial de aproveitamento energético de ETAEs
Biogás, geração e uso energético – efluentes / resíduo rural, versão 1.0 é um programa
de computador que faz parte dos produtos desenvolvidos pelos convênios firmados entre o
Governo Federal, por intermédio do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação – MCTI e
o Governo do Estado de São Paulo, por intermédio da Secretaria de Estado do Meio Ambiente
e da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental – CETESB. O objetivo destes
convênios foi a elaboração de manuais de orientação para o uso do biogás de estações de
tratamento anaeróbio de esgotos e de aterros. Eles foram publicados no diário Oficial da
União de 26 de dezembro de 2001, sessão 3, página 244 (CETESB, 2006).
Este programa permite estimar o potencial de aproveitamento energético de uma
Estação de Tratamento Anaeróbio de Efluentes (ETAE). Registros históricos sobre o
tratamento de efluentes e as emissões de metano da ETAE, assim como a demanda de energia
da estação são requeridas pelo programa.
58
Quando se converte a quantidade de biogás em energia disponível na ETAE, são
consideradas algumas perdas possíveis, as quais devem ser informadas no programa. A fase
de escolha da tecnologia de uso energético é dividida em duas: (i) Escolha das quantidades de
energia que serão utilizadas e (ii) Escolha da tecnologia de conversão e uso da energia. Para
definir as quantidades de energia, o usuário pode experimentar diferentes usos, que são
limitados pela quantidade de gás disponível. O período de viabilidade do empreendimento é
definido igual ao período de operação da ETAE. A escolha da tecnologia de conversão
conclui o processo de concepção do projeto. São listadas algumas tecnologias e suas
estimativas de preços, que devem incluir os custos de investimento, operação e manutenção
(CETESB, 2006).
O programa apresenta, como resultado, uma análise que inclui o custo da geração
energética, potenciais ganhos pela venda de Créditos de Carbono e várias outras informações
(CETESB, 2006).
4.3 Otimização do aproveitamento energético de RSU através de UREs
O número de UREs de RSU vem aumentando substancialmente no mundo. Países
como a Suíça e o Japão já projetam para breve atingir mais de 90% de seus resíduos
processados em plantas de tratamento térmico. A maioria das plantas novas incluem sistemas
para recuperação de energia. O uso da incineração para geração de energia elétrica vai
continuar crescendo, enquanto plantas antigas vão sendo substituídas (HENRIQUES, 2004).
Para a incineração interessam as frações do RSU que apresentam elevado poder
calorífico, como plásticos, papel/papelão e borrachas. Em geral, os RSU no Brasil possuem
uma elevada fração de matéria orgânica, a qual, devido à sua elevada umidade, apresenta
baixo poder calorífico em relação a outros componentes do resíduo, requerendo um maior
consumo de combustível auxiliar (FEAM, 2012). Daí a importância dos processos de coleta
seletiva e reciclagem, antes da incineração, para aproveitar algumas frações presentes nos
resíduos e que têm alto potencial energético; a coleta seletiva é imprescindível como fonte de
abastecimento do mercado da reciclagem (CEMPRE, 2013).
As plantas de incineração devem dispor de sistemas de monitoramento contínuo dos
controles operacionais e das emissões atmosféricas geradas. Deve-se monitorar também, com
frequência determinada, a qualidade das águas subterrâneas e superficiais, os efluentes
59
líquidos gerados e descartados, o nível de ruído ambiental, a qualidade de ar, solo e até de
alimentos produzidos na área de influência do empreendimento (PARO; COSTA; COELHO,
2008).
A utilização de processos de incineração, como alternativa aos lixões e aterros,
apresenta algumas vantagens desde o ponto de vista ambiental, como: significativa redução da
necessidade de área para a instalação de aterros novos ou de suas expansões; eliminação dos
impactos e custos decorrentes das atividades de cuidado e manutenção de aterros após seu
encerramento; eliminação total dos efeitos de contaminação de águas superficiais e
mananciais subterrâneos de água potável disponíveis; eliminação da emissão de gases pelos
aterros; eliminação dos problemas de natureza social, de higiene e de saúde pública por conta
dos aterros e lixões (LUCKE, 2012).
4.3.1 Um estudo de caso
O problema formulado a seguir visa otimizar, empregando programação linear, o
aproveitamento energético de RSU através do processo de incineração. A população alvo
escolhida foi a das cidades que são capitais da região sudeste do Brasil: São Paulo, Rio de
Janeiro, Vitória e Belo Horizonte. Na Tabela 4.2 são apresentadas as quantidades de RSU
produzidos por cidade, as quantidades de RSU encaminhadas para queima em incineradores e
as composições dos resíduos por cidade.
Tabela 4.2 Quantidades e características dos RSU do problema de otimização
São Paulo
Rio de
Janeiro Vitoria
Belo
Horizonte
Quantidade de RSU
produzidos (kg/h) 839.591,67 726.966,67 13.250,00 205.025,00
Quantidade de RSU
aproveitados na queima
(17,4%) (kg/h)
146.088,95 126.492,20 2.305,50 35.674,35
Composição:
Orgânicos 37,8% 22,0% 56,6% 69,9%
Metais 5,4% 4,0% 0,8% 3,3%
Papel e Papelão 29,6% 23,0% 10,2% 16,8%
Plásticos 9,0% 15,0% 9,9% 1,9%
Vidro 4,9% 3,0% 3,8% 2,5%
Outros 13,3% 33,0% 18,8% 5,6%
TOTAL 100,0% 100,0% 100,0% 100,0%
Fontes: ABRELPE (2013); BRAGATO (2011)
60
No Brasil, 17,4% dos RSU coletados ainda são destinados a lixões (ABRELPE,
2013b). No problema aqui formulado se decidiu destinar esta porcentagem dos resíduos
coletados nas quatro cidades para incineração, simulando possíveis políticas públicas futuras
de eliminação de lixões no país.
O preço da energia elétrica de 169 R$/MWh, resultante do 6° leião de energia de
reserva da CCEE, foi adotado neste problema.
Foram considerados dois módulos incineradores do tipo mass burn, que queimam os
resíduos na forma como são recebidos, com segregação apenas de vidro e metais. As
características técnicas e custos dos dois módulos foram selecionados a partir da literatura
técnica consultada sobre unidades de incineração eficientes e viáveis econômica e
ambientalmente no processamento de RSU.
O problema de otimização aqui formulado foi resolvido utilizando o software Lingo.
O objetivo deste estudo de caso é determinar o número de módulos de incineração de 60 MW
e 120 MW de capacidade instalada de geração de energia elétrica capaz de processar
quantidades pré-especificadas de RSU nas quatro cidades da região sudeste brasileira. A
função objetivo do problema maximiza a receita líquida oriunda da venda da energia elétrica
gerada com estes módulos. Com os dados apresentados, foram inseridas as equações no
software e calculadas as receitas líquidas. A receita líquida se refere à receita bruta obtida
com a venda da energia elétrica gerada menos os custos fixos (investimento e O&M) e
variáveis (O&M). No software, os custos unitários de investimento e custos variáveis de
O&M foram inseridos em R$/kg de capacidade de processamento do lixo e R$/kg de lixo
processado, respectivamente, e o custo fixo de O&M em R$/h.
As capacidades de processamento do lixo, potências instaladas, custos de investimento
e custos fixos e variáveis de operação e manutenção (O&M) para cada tipo de módulo estão
indicados na Tabela 4.3.
Tabela 4.3 Dados técnicos e econômicos dos módulos de incineração
Módulo 1 Módulo 2
Capacidade (ton/dia) 650 1.300
Potência instalada (MW) 60 120
Custos unitários de investimento (R$/ton. de cap. de processamento) 92,31 75,74
Custos unitários de O&M (R$/ton. de lixo processado) 108,80 95,46
Custos fixos de O&M (R$/h) 1.833,33 2.897,22
Fonte: BDNES (2014)
61
Para se calcular a potência gerada nos incineradores é necessário conhecer o Poder
Calorífico Inferior (PCI) do lixo em cada cidade. O PCI depende da composição do lixo e
suas proporções, as quais são apresentadas na Tabela 4.2. A Tabela 4.4 mostra os PCI
calculados para cada cidade.
Tabela 4.4 PCI do RSU por cidade
Cidade PCI (kcal/kg)
São Paulo 2.147,48
Rio de Janeiro 2.151,04
Vitoria 1.828,69
Belo Horizonte 1.645,55
Fonte: Elaboração própria
No problema aqui formulado, a variável de decisão x corresponde à quantidade de
módulos, que se impôs, na resolução do problema, que fosse um número inteiro. Foram
propostos dois cenários para a instalação dos módulos. No primeiro, a variável de decisão x
poderia ter qualquer valor inteiro positivo ou igual a zero (x >= 0). No segundo cenário, a
variável de decisão x foi forçada a ser maior ou igual a um (x >= 1). Isso foi feito com a
finalidade de comparar as distintas configurações de instalações dos módulos que o programa
de otimização poderia indicar e suas diferentes rentabilidades econômicas.
Os resultados obtidos após a simulação, com o software Lingo, do problema
formulado estão indicados na Tabela 4.5 e Tabela 4.6, para os cenários em que x >= 0 e x >=
1, respectivamente. As receitas líquidas foram calculadas para as quatro cidades analisadas
supondo um ano de operação.
Tabela 4.5 Resultados obtidos para o cenário em que x1, x2 >= 0
Quantidade
de
módulos
de 60 MW
Quantidade
de
módulos
de 120
MW
Quant. de lixo
tratada em
cada módulo
de 60 MW
(kg/h)
Potência
gerada em
cada módulo
de 60 MW
(MW)
Quant. de lixo
tratada em
cada módulo
de 120 MW
(kg/h)
Potência
gerada em
cada
módulo de
120 MW
(MW)
Potência
total
gerada
(MW)
Receita
líquida
(Milhões
R$)
São Paulo 1 3 2.016,58 5,04 48.024,12 120,00 365,04 161,181
Rio de
Janeiro 0 3 0 0 42.164,07 105,53 316,60 147,098
Vitória 1 0 2.305,50 4,91 0 0 4,91 - 27,037
Belo
Horizonte 0 1 0 0 35.674,35 68,31 68,31 8,197
62
Tabela 4.6 Resultados obtidos para o cenário em que x1, x2 >= 1
Quantidade
de módulos
de 60 MW
Quantidade
de
módulos
de 120
MW
Quant. de
lixo tratada
em cada
módulo de 60
MW (kg/h)
Potência
gerada em
cada módulo
de 60 MW
(MW)
Quant. de lixo
tratada em
cada módulo
de 120 MW
(kg/h)
Potência
gerada em
cada módulo
de 120 MW
(MW)
Potência
total
gerada
(MW)
Receita
líquida
(Milhões
R$)
São Paulo 1 3 2.016,58 5,04 48.024,12 120,00 365,04 161,181
Rio de
Janeiro 2 2 15.301,40 38,30 47.944,70 120,00 316,60 132,156
Vitória 1 1 0 0 2.3305,50 4,91 4,91 - 77,214
Belo
Horizonte 1 1 0 0 35.674,35 68,31 68,31 - 23,004
A Tabela 4.5 e a Tabela 4.6 mostram as quantidades de módulos obtidas pelo
software, as quantidades horárias de lixo que são tratadas nos incineradores, as potências
geradas por cada tipo de módulo, os investimentos realizados e as receitas líquidas resultantes
para cada cidade.
Na Tabela 4.5 se pode observar que na cidade de Vitória a potência gerada é muito
baixa com relação à capacidade dos módulos, sendo inviável fazer o investimento nessa
cidade. A maior quantidade de módulos ocorre na cidade de São Paulo, com 1 módulo de 60
MW e 3 módulos de 120 MW.
Nota-se, na Tabela 4.6, que no cenário em que se impôs x >= 1, as receitas líquidas
diminuem em todas as cidades com exceção de São Paulo, em comparação com o cenário
anterior, e continua sendo inviável economicamente investir em qualquer um destes módulos
na cidade de Vitória. Com esta restrição, o investimento nestes módulos em Belo Horizonte
deixou de ser atrativo. A cidade de São Paulo continua apresentando a maior quantidade de
módulos – 1 módulo de 60 MW e 3 de 120 MW.
Os resultados obtidos para os dois cenários indicam que as maiores receitas líquidas
ocorrem nas cidades de São Paulo e Rio de Janeiro, nesta sequência, dada a grande
disponibilidade de lixo nestas cidades. Apesar de bem menos rentável, o investimento em
incineradores na cidade de Belo Horizonte é viável economicamente no primeiro cenário, o
mesmo não ocorrendo com a cidade de Vitória, que possui a menor produção de lixo entre as
quatro cidades. As simulações com os dois cenários também mostraram que vale a pena
investir nos incineradores de 120 MW, dada a economia de escala e a estrutura de custos
adotada no problema para os dois tipos de incineradores considerados.
63
5 POLÍTICAS PÚBLICAS E PROGRAMAS DE FOMENTO À
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DE BIOGÁS NO BRASIL E EM
PAÍSES SELECIONADOS
Como consequência da crescente conscientização sobre os problemas ambientais em
nível mundial, a maioria de países está incentivando a produção de fontes renováveis de
energia. Isso não pode ser feito sem modificações nas políticas públicas e nos programas
governamentais de tal forma que promovam o uso de fontes renováveis de energia, reduzindo
a dependência das fontes não renováveis. Este capítulo apresenta uma análise das políticas e
programas de fomento ao biogás como vetor energético no Brasil e em alguns países
selecionados.
5.1 Políticas públicas de fomento ao biogás no Brasil
A Lei nº 10.483/2002 criou o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia
Elétrica (PROINFA), cujo objetivo foi incentivar a participação de produtores independentes
no setor elétrico brasileiro utilizando pequenas centrais hidrelétricas, geradores eólicos e
biomassa.
Em 2004, com a publicação da Lei nº 10.848, houve uma reestruturação do setor
elétrico brasileiro (SEB), que impactou todos os agentes do setor e os consumidores de
energia. Houve também a criação de dois ambientes de comercialização de energia elétrica: o
ambiente de contração livre (ACL) e o ambiente de contração regulada (ACR). No ACR a
energia elétrica é comercializada por meio de leilões, onde as empresas concessionárias
distribuidoras adquirem a energia que necessitam de empresas concessionárias geradoras,
produtores independentes e energia excedente produzida por autoprodutores. No ACL a
energia pode ser comercializada por livre negociação entre agentes comercializadores,
geradores, consumidores livres, agentes importadores e exportadores.
Naquele mesmo ano, a Lei no 10.847/2004 e o Decreto nº 5.185 criaram a Empresa de
Pesquisa Energética (EPE), que tem como finalidade prestar serviços na área de estudos e
pesquisas destinadas a subsidiar o planejamento do setor energético, tais como energia
64
elétrica, petróleo, gás natural e seus derivados, carvão mineral, fontes energéticas renováveis
e eficiência energética, entre outras. É a EPE que propõe ao Ministério de Minas e Energia a
realização de leilões no ACR, incluindo a geração a partir de fontes renováveis alternativas,
como o biogás.
Entre as políticas públicas para o desenvolvimento da produção de energia a partir dos
RSU e do biogás de aterro no Brasil, a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS),
promulgada pela Lei nº 12.305/2010, estabelece princípios, objetivos, instrumentos, desde o
ponto de vista econômico, aplicáveis e diretrizes para a gestão integrada e gerenciamento dos
resíduos sólidos, indicando as responsabilidades dos geradores, do poder público e dos
consumidores (DALMO; SANTANA, 2014).
A PNRS estabelece que “Poderão ser utilizadas tecnologias visando à recuperação
energética dos resíduos sólidos urbanos, desde que tenha sido comprovada sua viabilidade
técnica e ambiental, com a implantação de programa de monitoramento de emissão de gases
tóxicos aprovado pelo Órgão Ambiental”.
Como instrumentos econômicos da PNRS, estão previstas várias medidas indutoras ao
aproveitamento energético de resíduos, incluindo:
(i) Incentivos fiscais, financeiros e creditícios;
(ii) Cessão de terrenos públicos; e
(III) Apoio à elaboração de projetos no âmbito do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo
(MDL).
A produção de energia elétrica a partir de RSU apresenta duas características
importantes: a) exige coleta e transporte para concentrar os RSU, pois o conteúdo energético
por unidade de volume é baixo; b) as tecnologias de conversão apresentam forte economia de
escala (o investimento por unidade de insumo cai e as eficiências de conversão aumentam
com a capacidade).
Em abril de 2012, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), publicou a
Resolução Normativa nº 482, que estabelece as condições gerais para o acesso de
microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica e
define um sistema de compensação de energia elétrica. As fontes de geração utilizando
energia hidráulica, solar, eólica, biomassa ou cogeração qualificada estão aptas a se conectar à
rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras.
Um incentivo regulatório importante para o desenvolvimento da produção de energia a
partir dos RSU e do biogás de aterro foi a Chamada nº 14 da ANEEL, publicada em 2012.
Esta chamada, intitulada “Arranjos Técnicos e Comerciais para Inserção da Geração de
65
Energia Elétrica a partir do Biogás oriundo de Resíduos e Efluentes Líquidos na Matriz
Energética Brasileira” faz parte dos programas de pesquisa e desenvolvimento (P&D) da
ANEEL. Teve como resultado o recebimento de 23 propostas de projetos de P&D,
envolvendo um investimento inicial de R$ 476 milhões e previsão da instalação de 33,7 MW
(ANEEL, 2013).
Segundo a EPE (2008), além dos benefícios ambientais, sociais e da receita pela venda
de eletricidade, um aproveitamento energético de RSU pode se apropriar das receitas dos
créditos de carbono que geram, o que constitui um benefício adicional na equação da
viabilidade econômico-financeira do aproveitamento energético de RSU.
Em 30 de janeiro de 2015 a ANP estabeleceu, mediante a Resolução N°8,
especificações para o biometano destinado à mistura com gás natural. Segundo esta resolução,
o biometano oriundo de resíduos sólidos urbanos, ou de esgotamento sanitário não pode ser
misturado ao gás natural. As especificações da resolução se aplicam ao biometano produzido
a partir de resíduos comerciais e agrosilvopastoris.
5.2 Alguns países da União Europeia
Em 1997, a Comissão Europeia publicou o Relatório Branco5 sobre Fontes Renováveis
de Energia (White Paper on Renewable Energy Sources) em que define a produção de fontes
renováveis de energia como prioritária. Este documento propôs que pelo menos 12% do
consumo energético da União Europeia fosse constituído por fontes renováveis de energia até
2010.
Em 26 de abril de 1999 a União Europeia lançou a Diretiva 1999/31/CE relativa à
deposição de resíduos em aterros. Dentre suas várias demandas, a Diretiva obriga os países
membros da União a reduzirem a quantidade de resíduos sólidos municipais biodegradáveis
aterrados em 25% até 2006, 50% até 2009 e 65% até 2016, em relação à situação de 1995.
Dependendo de sua situação, alguns países membros podem adiar a meta para os anos de
2010, 2013 e 2020, respectivamente. A Diretriz propõe aos países membros que procurem
outras formas de descarte dos resíduos orgânicos produzidos, incluindo compostagem e
biodigestão com aproveitamento energético (CARVALHO et al., 2016).
5 Nome informal de um documento parlamentar que anuncia uma política governamental.
66
Uma diretiva do Parlamento Europeu, lançada em 2001, estabeleceu que, até 2010,
pelo menos 22% da eletricidade produzida na União Europeia tinha que vir de fontes
renováveis de energia.
A Comissão Europeia elaborou em 2005 o Plano de Ação para a Biomassa. Este plano
indicou um grande potencial de utilização da biomassa para gerar energia elétrica na União
Europeia. Segundo este documento, a produção de eletricidade a partir da biomassa poderia
crescer de 800 TWh em 2003 para 2.200 TWh em 2010.
Na diretiva sobre fontes renováveis de energia, lançada em 2008, foi estabelecida uma
meta obrigatória para todos os estados membros da União Europeia. Cada país tem que atingir
uma participação de pelo menos 20% de fontes renováveis de energia no seu consumo
energético total em 2020. No setor de transportes, a participação de biocombustíveis tem que
atingir 10%, para se alcançar o objetivo global de uma participação de 20% de fontes
renováveis de energia no sistema energético da União Europeia até 2020. Todos os estados
membros são obrigados a elaborar planos de ação nacionais para fontes renováveis de energia
(ENGDAHL, 2010).
5.2.1 Alemanha
O desenvolvimento das fontes renováveis de energia é um elemento chave da
estratégia energética da Alemanha. Graças a inúmeras medidas de fomento, a participação
destas fontes no consumo total de energia deste aumentou cinco vezes, de 2% em 1990, para
cerca de 10% em 2009 (EC, 2009).
A Lei das Fontes Renováveis de Energia (Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)),
aprovada em 2000, é a principal política de fomento a estas fontes. Ela estipula tarifas do tipo
feed-in, superiores às pagas pelas fontes convencionais de energia, que os operadores da rede
elétrica devem pagar pelas fontes renováveis de energia introduzidas na rede. Há diferentes
tarifas para as diversas formas de produção de energia renovável, que são pagas ao longo de
contratos de 20 anos de duração. A Lei também assegura o acesso à rede para qualquer
produtor de energia renovável.
Desde 1991 a Alemanha adotou as tarifas feed-in como principal instrumento de apoio
as fontes renováveis de energia. Inicialmente, havia uma única tarifa para todas as tecnologias
67
empregando tais fontes, o que acabou por privilegiar o desenvolvimento da energia eólica,
devido aos custos de geração menores.
A tarifa feed-in paga pela eletricidade gerada com gás de aterro sanitário é mais
elevada para usinas com capacidade de geração de até 500 kW, do que para usinas com
capacidade instalada entre 500 kW e 5 MW. As tarifas feed-in são mais elevadas quando se
utiliza tecnologias inovadoras (EEG, 2007).
A Lei da Energia (Energiewirsstschaftsgesetz (EnWG)), na Alemanha, foi emendada
para incentivar o uso do biogás. Além disso, a EEG, a Lei Federal de Controle das Emissões
(Bundes-Immissionsschuttzgesetz (BImSchG)), e a Lei de Aquecimento com Fontes
Renováveis de Energia (Emeuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG)) geram demanda
para o biometano.
Desde que o biometano oriundo do biogás tenha qualidade semelhante ao gás natural e
quando for técnica e economicamente viável, o biometano tem prioridade de acesso à rede de
gás. Os custos de conexão à rede de gás são divididos entre os fornecedores de biometano e os
operadores da rede. Estes últimos passam a ser os proprietários dos pontos de conexão e
arcam com seus custos de operação e manutenção (EC, 2009).
5.2.2 Reino Unido
O governo do Reino Unido introduziu três tipos de incentivos financeiros para
encorajar o desenvolvimento de fontes renováveis de energia no país: a aquisição obrigatória
de certificados de geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis (Renewables
Obligation Certificates (ROC)); o Programa de Incentivo à Produção de Calor a partir de
Fontes Renováveis de Energia (Renewable Heat Incentive (RHI)); e tarifas do tipo feed-in
(FITs) para geradores de eletricidade de pequeno porte, a partir de fontes renováveis.
Os fornecedores de eletricidade no Reino Unido devem adquirir, todo ano, um número
crescente de certificados (ROCs) emitidos por geradores que utilizam fontes renováveis de
energia. A pontuação destes certificados varia de acordo com a fonte e tecnologia utilizados.
Por exemplo, a utilização de gás de aterro para gerar eletricidade tem direito a 0,25
ROC/MWh (OFGEM, 2013).
O Reino Unido criou em 2011 um pagamento aos consumidores que produzirem parte
ou todo o calor consumido na sua habitação ou empresa por meio de fontes renováveis de
68
energia. O consumidor/produtor ganha duplamente, pela economia na conta de combustível
fóssil ou eletricidade gasta para produzir calor e pelo pagamento que recebe através do
Programa RHI. Estes pagamentos ocorrem durante 20 anos, a partir do registro do consumidor
como produtor independente.
Existem dois tipos de tarifas feed-in no Reino Unido para geradores de eletricidade, de
pequeno porte, a partir de fontes renováveis de energia: uma tarifa para cada kWh de
eletricidade gerada e uma tarifa para cada kWh de eletricidade vendida para a rede nacional
de transmissão. As tarifas feed-in de geração a partir da digestão anaeróbia são: instalações
com capacidades instaladas menores ou iguais a 250 kW têm direito a 15,16 p/kWh; entre 250
e 500 kW têm direito a 14,02 p/kWh e entre 500 kW e 5 MW têm direito a 9,24 p/kWh
(DALMO; SANTANA, 2014).
A venda da eletricidade gerada a partir de fontes renováveis de energia para a rede
nacional de transmissão requer a assinatura de um Acordo de Compra de Energia (Power
Purchase Agreement (PPA)) entre o gerador e um fornecedor de eletricidade. A conexão do
gerador pode ser na rede de transmissão, em uma rede de distribuição, ou diretamente na
alimentação da instalação do cliente final.
O biometano, no Reino Unido, pode ser injetado na rede nacional de transporte de gás
em alta pressão, ou em uma rede local de distribuição de gás em baixa pressão. Para ser
utilizado nestas redes de gás, o biometano precisa estar compatível com as características do
gás natural, ou seja, estar seco, livre de impurezas e com um teor de metano superior a 95%.
Há poucos veículos a biometano ou gás natural veicular (GNV) no Reino Unido, e a
infraestrutura para o fornecimento de combustível veicular a biometano é escassa. Outros
países, como, por exemplo, a Suécia e a Alemanha, têm investido fortemente na infraestrutura
da cadeia de fornecimento e em estratégias de fomento para o biometano. No final de década
passada havia apenas 15 postos de abastecimento de GNV/biometano no Reino Unido, em
comparação com cerca de 800 na Alemanha (AD, 2009).
5.3 Estados Unidos
A maioria dos estados americanos está fomentando fontes renováveis de energia. O
número de instalações utilizando estas fontes varia muito, refletindo prioridades estaduais, ou
regionais, que nem sempre visam explorar os maiores potenciais técnicos locais.
69
De acordo com a agência de proteção ambiental do governo americano (EPA), muitos
estados adotaram Padrões de Fontes Renováveis de Energia em Carteira (Renewable Portfolio
Standards (RPS)). Estes padrões requerem que parte do fornecimento de energia elétrica dos
clientes de empresas concessionárias distribuidoras e outros fornecedores de eletricidade seja
oriundo de recursos renováveis de energia elegíveis (EPA, 2016).
Os Fundos de Benefícios Públicos para as Fontes Renováveis de Energia (Public
Benefits Funds for Renewable Energy) são recursos utilizados pelos estados americanos em
projetos de fornecimento de energia limpa. Os recursos que alimentam os fundos são
usualmente captados através da cobrança de uma pequena taxa sobre as tarifas de eletricidade
dos consumidores.
A Regulação Ambiental Baseada no Produto (Output-Based Environmental
Regulation) estabelece limites de emissões por unidade de energia produzida na saída de um
processo (eletricidade, energia térmica, ou potência no eixo), visando incentivar melhorias na
eficiência de conversão de combustíveis e de fontes renováveis de energia. O objetivo final é
diminuir a poluição do ar.
Padrões de interconexão (Interconnection Standards) têm sido adotados nos estados
americanos para as fontes renováveis de energia. Eles são processos e requisitos técnicos que
delimitam como as empresas de energia elétrica devem tratar as fontes renováveis de energia
que precisam se conectar à rede elétrica. O estabelecimento de procedimentos padronizados
reduz a incerteza e os atrasos que podem surgir com os sistemas de energia renovável durante
o processo de conexão à rede elétrica.
A Medição Líquida (Net Metering) possibilita que consumidores residenciais ou
comerciais que geram sua própria energia elétrica através de fontes renováveis de energia,
como os painéis fotovoltaicos, recebam compensações por excedentes de geração, em relação
ao consumo próprio, injetados na rede pública. Os estados americanos têm adotado regras
para esta medição, que as empresas concessionárias distribuidoras de energia elétrica têm que
seguir, a fim de se ter um controle preciso da quantidade de eletricidade consumida no local e
a injetada na rede. Quando a geração local não é suficiente para atender a demanda do
consumidor, ele utiliza energia da rede pública.
Apesar de ser comum na Europa, Califórnia, Havaí, Vermont e Washington foram os
primeiros estados americanos a adotar tarifas do tipo feed-in, em 2009, para fomentar o
desenvolvimento de fontes renováveis de energia.
70
Há, nos EUA, um programa denominado “Propriedade Avaliada com Energia Limpa”
(Property Assessed Clean Energy (PACE)), que financia a instalação de fontes renováveis de
energia e medidas que propiciam ganhos de eficiência energética em imóveis residenciais.
Incentivos financeiros, tais como subvenções, empréstimos em condições favoráveis,
descontos tarifários e isenções fiscais, são disponíveis em alguns estados americanos para
fomentar o desenvolvimento de fontes renováveis de energia.
Alguns dos programas de fomento da EPA para fontes renováveis de energia,
inclusive para o biogás, estão listados na Tabela 5.1.
Tabela 5.1 Programas de fomento da EPA para fontes renováveis de energia
Programas Objetivo
GPP (Green Power
Partnership)
Esta parceria da EPA apoia a aquisição de “energia verde” por instituições,
oferecendo aconselhamento especializado e suporte técnico.
Centenas de empresas, universidades, organizações públicas estaduais e
agências do governo federal já aderiram a este programa voluntário da EPA.
LMOP (Landfill Methane
Outreach Program)
Este programa fomenta o aproveitamento energético do gás de aterros
sanitários, a fim de evitar as emissões de metano dos aterros para a atmosfera,
já que o gás metano é um grande contribuinte para o efeito estufa.
AgStar
Este programa incentiva o uso de tecnologias para recuperação do metano
(biogás) produzido por esterco de animais confinados.
O programa é patrocinado conjuntamente pela EPA, pelo Departamento de
Agricultura e pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos.
Repotenciação de terrenos na
América (Re-Powering
America’s Lands)
Este programa incentiva o desenvolvimento de fontes renováveis de energia
em terrenos de mineração. Ele envolve tanto mineradoras em operação, como
terrenos de mineração contaminados no passado.
Fonte: EPA (2016)
Estabelecido em 1994 como parte dos esforços do país para reduzir suas emissões de
gases do efeito estufa, o LMOP é um programa voluntário que cria parcerias entre estados,
consumidores/provedores de energia elétrica, a indústria do biogás de aterros sanitários e
comunidades. Seus especialistas agem como uma consultoria, disponibilizando uma grande
variedade de ferramentas (técnicas e não técnicas) e apoiando todo o ciclo de
desenvolvimento de uma planta de biogás, dos estudos de viabilidade à operação. Eles
também ajudam a procurar financiamento para os projetos de biogás, apoiam estratégias de
comunicação para a mais ampla aceitação dos projetos e acompanham as mudanças
regulatórias que afetam esta atividade (CARVALHO et al., 2016).
71
5.4 Alguns países asiáticos
Nos países asiáticos, assim como no resto do mundo, tem crescido a importância das
questões ambientais. Existem três grandes crises ambientais que a humanidade está
enfrentando: a crise do aquecimento global, a crise de recursos e a crise do ecossistema. Estas
crises estão intimamente relacionadas com os resíduos e sua gestão (PARIATAMBY;
TANAKA, 2014).
O aumento da população e do crescimento econômico nos países em desenvolvimento
pode exacerbar o aquecimento global, aumentar o consumo de recursos e degradar ainda mais
os ecossistemas globais, causando graves carências alimentares e aumento da pobreza.
Neste contexto, os países asiáticos têm enfatizado a necessidade urgente de se criar
uma sociedade baseada na reciclagem e, assim, livrar-se do risco de causar problemas aos
recursos disponíveis, ou ao meio ambiente.
Em alguns países asiáticos, como a Índia, Bangladesh e Vietnã, os resíduos orgânicos
são convertidos, em geral, em fertilizantes, ou passam pelo processo de digestão anaeróbia
para produção de energia. (PARIATAMBY; TANAKA, 2014).
5.4.1 China
A China é uma das maiores nações do mundo, abrangendo uma vasta área, com
nacionalidades e culturas diversificadas e uma população muito grande. Ela também é o maior
país em desenvolvimento e que ainda tem infraestruturas relativamente pobres e uma indústria
pouco desenvolvida (LIANGHU et al., 2014).
A China possui o maior programa de biogás do mundo, com mais de 40 milhões de
biodigestores, a maioria de pequeno porte e utilizando resíduos da agricultura e da pecuária.
Mesmo assim, estima-se que somente 19% do potencial rural do biogás é aproveitado no país
e é com o intuito de aproveitar essa energia que o governo chinês anunciou planos de
aumentar para 80 milhões o número de moradias produtoras e 8.000 a quantidade de plantas
de grande porte. Até 2020, a meta é produzir 45 bilhões de m3 de biogás (CARVALHO et al.,
2016).
A China sofreu um processo de urbanização muito intenso, resultando em uma enorme
geração de RSU. Em termos de gestão de resíduos sólidos urbanos, nenhum país jamais
72
experimentou um aumento tão rápido, ou tão grande em quantidade de RSU como a China
está enfrentando agora.
O biogás de RSU chegou de maneira tardia nos planos de biogás do governo, sendo
foco de política pública somente com a legislação de 2006 sobre fontes renováveis de energia.
Essa lei estipula uma meta de 15% de energia oriunda de fontes renováveis no consumo final
energético chinês até 2020. Para incentivar esta atividade, o governo age em duas frentes: (i)
reformas estruturais com o objetivo de reduzir o uso de lixões a céu aberto e aumentar a
quantidade de lixo depositado em aterros sanitários; e (ii) incentivos tarifários para a
eletricidade produzida nos aterros sanitários (CARVALHO et al., 2016).
Os governos locais são responsáveis pela coleta dos resíduos, seu transporte, seu
eventual tratamento e a disposição final. A maior parte dos RSU na China é recolhida e
tratada por empresas estatais pertencentes aos governos locais e os investimentos e custos
operacionais associados têm sido cobertos com recursos dos orçamentos das administrações
locais, situação esta diferente de muitos países industrializados (LIANGHU et al., 2014). Esta
dependência dos orçamentos dos governos locais tem limitado avanços mais rápidos no
tratamento dos RSU naquele país. Além disso, muitos chineses ainda acham que a gestão de
resíduos sólidos é dever do governo.
O governo central e os governos locais têm elaborado políticas públicas incentivando
empresas privadas a investirem no tratamento de RSU, incluindo aterros sanitários e
incineração para geração de energia. A China abriu seu mercado de gestão de RSU para o
setor privado, especialmente para empresas estrangeiras, desde 1990. Estima-se que cerca de
30 a 40% dos projetos de tratamento de RSU são de propriedade do setor privado, ou joint
ventures com o setor público. Empresas com reconhecida competência na França, Japão,
Alemanha e EUA atualmente operam no processamento de RSU na China (LIANGHU et al.,
2014).
Atualmente, aterros sanitários e UREs são as principais formas de tratamento e
disposição final de RSU na China, seguidos pela compostagem e lixões. Em 2010, cerca de
158 milhões de toneladas de resíduos sólidos urbanos foram coletados nas cidades chinesas. A
capacidade de tratamento de resíduos sólidos urbanos em 656 municípios atingiu 143 milhões
de toneladas até o final de 2010. Dos resíduos recolhidos naquele ano, 66,94% foram
depositados em aterros sanitários, 16,20% foram incinerados, 1,29% foram compostados e o
resto foi despejado em lixões (LIANGHU et al., 2014).
O Governo da China está fazendo um grande esforço para melhorar o nível de
tratamento do lixo. De acordo o Plano de Vida Urbana, aprovado pelo Conselho da China,
73
mais de 2.200 instalações de tratamento de RSU estavam previstas serem construídas nas
cidades chinesas entre 2012 e 2015: 264 UREs com capacidade para processar 223 mil t/dia;
1875 aterros sanitários, que podem receber 323 mil t/dia, e 112 outras instalações com uma
capacidade de tratamento de 35.000 t/dia.
5.4.2 Japão
A gestão de RSU no Japão foi iniciada após a promulgação da “'Lei da remoção da
sujeira” em 1900. Concebida após uma epidemia de disenteria, pragas e outras doenças
infecciosas, esta lei definiu diretrizes para a superação dos problemas sanitários nas cidades
japonesas naquela época.
O Japão é um país densamente povoado, em comparação com outros países do mundo,
com as indústrias e a população concentradas em áreas urbanas. Nas grandes cidades, a
densidade de geração de resíduos é elevada e o espaço disponível para a sua disposição é
muito escasso; assim, a aquisição de locais adequados para o tratamento e disposição final dos
resíduos torna-se um desafio a cada ano. A fim de prolongar a vida dos aterros sanitários
disponíveis, esforços têm sido enveredados para reduzir o volume dos resíduos depositados
nos aterros, por meio de vários pré-tratamentos. A incineração, que pode reduzir bastante o
volume dos resíduos, além de eliminar eventuais riscos biológicos após a sua disposição final,
é utilizado extensivamente no Japão (TANAKA, 2014).
As URE são muito populares no Japão: 79% dos resíduos sólidos urbanos gerados em
2010 foram incinerados em 1.221 unidades e em 306 delas houve a recuperação de energia
(TANAKA, 2014).
A Lei de Gestão de Resíduos do Japão estipula que os cidadãos e as empresas devem
cooperar com o governo central e os governos locais em suas atividades de redução de
resíduos. As empresas devem gerir adequadamente os resíduos deixados como resultado de
suas atividades de negócios e esforçar-se por reduzir a quantidade de resíduos. Elas devem,
também, desenvolver seus produtos e respectivas embalagens de tal forma que não
apresentem dificuldades no seu manuseamento e transformação após o seu descarte pelos
consumidores.
O Japão introduziu uma política de “responsabilidade estendida do produtor” na gestão
de resíduos com a promulgação da Lei de Reciclagem de Recipientes e Embalagens, em 1995.
74
Esta lei introduz um sistema de reciclagem em que entidades empresariais especificadas
(fabricantes, varejistas, atacadistas e importadores) têm a responsabilidade de reciclar
recipientes e embalagens, enquanto os municípios têm a responsabilidade pela coleta
ordenada desses itens.
A Lei de Reciclagem de Eletrodomésticos, promulgada em 1998, estabelece um sistema
de recolhimento e reciclagem. O comércio varejista de eletrodomésticos ficou encarregado de
recolher eletrodomésticos usados, enquanto que os fabricantes de eletrodomésticos têm que
reciclar os aparelhos usados. Os consumidores que descartam aparelhos eletrodomésticos
devem pagar o custo da reciclagem (TANAKA, 2014).
5.5 Alguns países da América Latina
A bioenergia têm se tornado em um foco de interesse para os governos de diversos
países no mundo, para investidores privados, para agricultores e para o público em geral,
especialmente por ser una oportunidade de redução das emissões de gases de efeito estufa.
Vários países na América Latina têm políticas de fomento à produção de bioenergia,
utilizando matérias primas e resíduos disponíveis em seu território. Utilizadas de forma
ambiental, social e economicamente sustentável, estas opções energéticas representam boas
oportunidades para o desenvolvimento local e para diversificar as matrizes energéticas locais
e nacionais.
No entanto, o aproveitamento energético do biogás está em sua infância no continente
latino-americano. O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) e, em menor grau, os
Nationally Appropriate Mitigation Actions (NAMA) dos acordos internacionais de clima sob
gestão da ONU são vistos como fundamentais para o fortalecimento desta atividade no
continente (CARVALHO et al., 2016).
75
5.5.1 Chile
O Chile está tentando inserir em sua matriz energética uma maior participação de
fontes renováveis de energia não convencionais. O objetivo para o ano 2020 é atingir até 20%
da matriz com tais fontes (FAO, 2013).
O Chile é um país importador de recursos energéticos, cujos altos preços têm
incrementado os custos marginais de geração de energia elétrica e o preço da eletricidade. O
país, que é membro da Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico
(OCDE), tem um dos preços da eletricidade mais altos da América Latina; eles são superiores
à média do resto de países da OCDE.
Entre as medidas para incentivar as fontes renováveis de energia não convencionais
foram propostas: (i) políticas de longo prazo diferenciadas para cada uma das fontes – solar,
eólica, bioenergia, pequenas centrais hidrelétricas, energia geotérmica e energia maremotriz;
(ii) licitações por grupos de fontes renováveis; (iii) novas linhas de crédito, com
financiamento de órgãos internacionais; (iv) disponibilização de uma plataforma
georeferenciada que identifica locais adequados para a instalação de projetos envolvendo
estas fontes; e (v) subsídios para projetos piloto que permitam recolher experiências e gerar
maior conhecimento sobre as fontes de energia incentivadas.
5.5.2 Uruguai
No Uruguai, em 1º de outubro de 2002 foi aprovada a Lei 17.567, que fomenta o
desenvolvimento dos biocombustíveis:
Art. 1° - É declarada de interesse nacional a produção em todo o território do país,
de combustíveis alternativos, renováveis e substitutos dos derivados do petróleo,
elaborados com matéria nacional de origem animal ou vegetal.
Art. 2° - O Poder Executivo, através do Ministério da Indústria, Energia e
Mineração, do Ministério da Pecuária, Agricultura e Pesca, do Ministério da
Habitação, Ordenamento do Território e Meio Ambiente, junto com os
representantes da Administração Nacional de Combustíveis, Álcool e Portland,
analisarão a viabilidade, os requerimentos, exigências e o regime jurídico aplicável
para o desenvolvimento da produção, distribuição e o consumo de biodiesel no país.
Art. 3° - O Poder Executivo pode exonerar total ou parcialmente, de todo tributo que
cobram aos combustíveis derivados do petróleo, até cem por cento (100%) do
combustível alternativo elaborado por derivados de matéria prima nacional de
origem animal ou vegetal. No ano 2006 se estabelecerão as Diretrizes de Estratégia
76
Energética pelo Poder Executivo, com a finalidade de estabelecer um Plano
Energético Nacional abrangente e de longo prazo.
Em novembro de 2007, foi promulgada a Lei Nº 18.195, com o objetivo de fomentar a
produção, a comercialização e a utilização de agrocombustíveis com matérias primas
nacionais. No ano seguinte, foi publicado o Decreto N° 523/008, que regulamenta aspectos
relacionados com os agrocombustíveis.
Ainda em 2008, a Direção Nacional de Energia (DNE), pertencente ao Ministério da
Indústria, Energia e Mineração, propôs ao poder executivo políticas energéticas de curto,
médio e longo prazo e um plano estratégico baseado em quatro eixos: diretrizes definidas pelo
Estado, com a participação de agentes privados; diversificação da matriz energética (fontes e
fornecedores); promoção da eficiência energética; e garantia de acesso universal de todos os
setores sociais à fontes de energia de boa qualidade.
Em 2010, o governo uruguaio formou a Comissão Multipartidária do Setor Energético.
Chegou-se a um consenso com todos os partidos políticos do país com representação
parlamentar sobre a necessidade e relevância de se ter esta política energética e seu
correspondente plano estratégico.
Das metas de curto prazo da política energética uruguaia para 2015 destacam-se: (i) a
participação das fontes renováveis deve atingir 50% energia primaria produzida no país; (ii)
fontes renováveis não convencionais, como a energia eólica, resíduos de biomassa e micro-
geração hidráulica devem ser responsáveis por, pelo menos, 15% da geração de energia
elétrica; e (iii) ao menos 30% dos resíduos agroindustriais e urbanos do país devem ser
utilizados para gerar diversas formas de energia, transformando um passivo ambiental em um
ativo energético.
77
6 CADEIA DE VALOR NA PRODUÇÃO DE BIOGÁS COMO
VETOR ENERGÉTICO NO BRASIL
Conforme ilustrado na Figura 6.1, há vários tipos de agentes que compõem a cadeia de
valor na produção de biogás como vetor energético: produtores de biogás a partir dos vários
tipos de substratos, fabricantes de equipamentos, empresas de engenharia, empresas de
consultoria, instituições de pesquisa e vários níveis de governo (instituições dos governos
federal, estadual e municipal).
Figura 6.1 Agentes que atuam na cadeia de valor na produção de biogás
Neste capítulo são analisadas algumas características destes agentes, assim como suas
opiniões sobre as principais barreiras e oportunidades encontradas no desenvolvimento desta
atividade no Brasil.
Operadores de aterros sanitários
Estações de tratamento de esgoto
Instalações agrícolas que geram dejetos
Empresas agroindustriais que geram resíduos
Empresas que desenvolvem projetos de engenharia para a cadeia do biogás
Fabricantes de equipamentos para a cadeia do biogás
Empresas de consultoria que atuam nesta área
Insituições de pesquisa que atuam nesta área
O governo
78
Estas opiniões, no caso do biogás oriundo de aterros sanitários, foram compiladas
através de entrevistas realizadas no âmbito de um projeto sobre política industrial, inserido na
Chamada ANEEL n° 14/2012 sobre: “Desenvolvimento de arranjos técnicos e institucionais
para o aproveitamento de biogás, através da geração de energia elétrica, oriundo de resíduos
sólidos urbanos” (CARVALHO et al., 2016a). As informações sobre o biogás produzido a
partir de outros substratos foram obtidas na literatura técnica consultada.
Um aterro sanitário é, de fato, um biodigestor ineficiente, que apresenta muitas perdas
e cujo controle da produção de biogás é precário. A produção de biogás com outros tipos de
resíduos - agrícolas, industriais, ou o esgoto - requer a utilização de biodigestores projetados
para as suas características.
O biogás pode ser queimado em caldeiras, fornos ou secadores e, para este tipo de
utilização, não precisa de muito tratamento prévio. O seu uso na geração de eletricidade já
requer um nível mais elevado de tratamento. A transformação do biogás em biometano,
sobretudo quando se pretende misturá-lo com o gás natural, requer um processo de
purificação que o deixe com propriedades físicas e químicas próximas das do gás natural.
Neste capítulo há duas seções que tratam dos dois vetores energéticos usualmente
comercializados a partir do biogás: a geração de eletricidade e a produção de biometano.
6.1 Barreiras e oportunidades segundo as empresas que atuam na cadeia de valor do
biogás
As Tabelas 6.1 e 6.2 listam barreiras e oportunidades apontadas por representantes de
empresas públicas e privadas, respectivamente, que atuam na cadeia de valor do biogás.
De acordo com as informações resumidas nas Tabelas 6.1 e 6.2, observa-se que tanto
empresas públicas como empresas privadas tem percepções semelhantes sobre algumas
barreiras e oportunidade na cadeia do biogás no país.
Uma destas percepções é que o governo deve modificar algumas políticas públicas
vigentes e criar outras para incentivar melhor os produtores de biogás, assim como os
investidores em sua cadeia produtiva.
É notória a ausência de fiscalização no cumprimento das metas propostas até hoje. Isso
pode ser constatado em diversos projetos viáveis de produção de biogás que não se
79
materializaram, assim como nas dificuldades que têm sido encontradas para se estabelecer
parcerias entre entidades públicas e privadas nesta área.
Tabela 6.1 Barreiras e oportunidades indicadas por empresas públicas da cadeia do biogás
Barreiras Oportunidades
- Preços baixos da eletricidade.
- Taxação alta sobre os equipamentos.
- Falta de mão de obra especializada.
- Preços elevados da tecnologia utilizada.
- Necessidade de coleta seletiva de resíduos.
- A população não acredita nos gestores públicos.
- Os municípios não possuem recursos para o setor.
- Falta de visão ou interesses políticos mal
intencionados.
- Falta de informação sobre o aproveitamento do
biogás.
- Falta de regulamentação sobre a injeção de
biometano na rede de gás natural.
- Falta de parcerias entre empresas, universidades,
etc.
- Desconhecimento técnico sobre o real potencial
de aproveitamento do biogás.
- Falta de tecnologia nacional.
- Deficiência de recursos humanos no setor do
biogás (falta de capacitações)
- Falta de participação do biogás na matriz
energética.
- Desconhecimento de instalações em empresas
industriais que estão utilizando seus resíduos para a
geração de biogás, para consumo próprio.
- Falta de um plano específico para o biogás com
metas exclusivas sobre a geração, a qualidade, seus
usos finais e as perspectivas em todos os setores
envolvidos com o biogás
- Fazer parcerias com entidades públicas e
privadas, incluindo universidades.
- O aproveitamento do biogás permite mitigar
impactos ambientais dos resíduos, gerar
eletricidade, calor ou mesmo gás natural.
- Será um atrativo para os governos e empresários
gerar eletricidade de forma descentralizada.
- A lei favorece os aterros sanitários para o
aproveitamento do biogás.
- Desenvolvimento de tecnologias nacionais para
biodigestão.
- Uma boa gestão de resíduos evita contaminação
da água e melhora a saúde geral da população.
- Optar por financiamento externo. Existem países
que possuem linhas de financiamento e
transferência tecnológica para países em
desenvolvimento.
- Após um processo de purificação o biometano
poderá ser injetado na rede para mistura com gás
natural.
- O potencial de resíduos orgânicos no Brasil é
muito grande.
- Reduzir os custos operacionais das ETEs
gerando sua própria energia elétrica.
- Incentivar novos empreendedores,
conscientizando-os sobre a redução de custos que
se tem por utilizar o próprio biogás em seus
processos produtivos.
Atualmente, muitos equipamentos utilizados na produção e purificação do biogás
estão sendo importados. Logo, enquanto eles não forem fabricados no país, os tributos
incidentes sobre os equipamentos importados precisam ser reduzidos a fim de fomentar a
ampliação de instalações produzindo este energético.
A falta de mão-de-obra especializada é outra barreira apontada tantos pelos
representantes de empresas públicas como os das empresas privadas.
80
6.2 Geração de eletricidade
Tabela 6.2 Barreiras e oportunidades indicadas por empresas privadas da cadeia do biogás
Barreiras Oportunidades
- Complexidade das leis brasileiras com
relação à tributação e leis ambientais /
regulatórias.
- Intermitência na geração do biogás.
- Presença de contaminantes como
siloxanos no biogás gerado em aterros
sanitários.
- Falta de interesse público por esse tipo de
energia.
- Os equipamentos devem ser importados.
- Elevada carga tributária.
- Falta de fiscalização do setor, para que
sejam cumpridas as metas estabelecidas.
- Falta que o poder público analise melhor
as propostas recebidas.
- Problema com o porte das instalações. É
complicado viabilizar projetos abaixo de 1
MW, no caso dos aterros sanitários.
- Falta de assessoramento para o processo
de geração do biogás.
- Problemas técnicos na conexão com a
rede de distribuição.
- Falta de profissionais qualificados.
- Falta de incentivos para o setor do biogás.
- Falta conhecimento sobre as tecnologias
existentes, suas capacidades, limitações e
potencial.
- Falta de parcerias com entidades de
pesquisa, empresas, universidades, etc.
- Falta de conscientização das empresas
sobre a contaminação causada ao se verter
os efluentes industriais nos corpos da água.
- O Brasil é um grande consumidor de energia
elétrica e térmica.
- Fazer parcerias entre empresas estrangerias e
empresas locais.
- Aproveitar outras fontes de energia junto com a
geração de biogás (por exemplo, instalação de
painéis solares).
- Aplicação de melhores tecnologias para a
deposição de resíduos e melhorar a captação do
biogás.
- Tratar o biogás antes de enviar aos motores
(retirar umidade).
- O Brasil possui capacidade de desenvolver
motores semelhantes aos usados hoje no setor.
- Desenvolver atividades de pesquisa sobre
cogeração.
- Possibilidade de venda do biometano.
- Considerar o biogás como substituto do gás
natural.
- Trabalhar com consultores internacionais que
têm maior experiência no setor.
- Produção contínua de energia através do biogás.
- Aproveitar as linhas de crédito para processos
tecnológicos por meio de instituições
governamentais.
- A recuperação do CO2 pode ser outra fonte de
renda para as empresas do setor.
- O governo está se mobilizando para trazer
tecnologias estrangeiras para o país.
- A conversão de biogás em energia elétrica reduz
as emissões de GEE.
- Existe o Programa de Agricultura de Baixo
Carbono do MAPA.
A geração de eletricidade pode se dar por meio de turbinas a gás, microturbinas ou
motores de combustão interna que operam segundo o ciclo Otto. Cada uma destas tecnologias
tem vantagens e desvantagens quando operam com biogás. Elas estão indicadas na Tabela 6.3,
junto com faixas de variação de seus custos unitários de geração com este tipo de
combustível.
Com as informações da Tabela 6.3 é possível escolher alguma das três tecnologias,
levando em consideração o porte e as restrições econômicas do projeto.
81
Tabela 6.3 Comparação das principais tecnologias para geração de eletricidade a partir do biogás
Vantagens Desvantagens
Custos Unitários de
geração
(USD/ kWh)
Motores de
combustão
interna
- Baixo custo de capital
- Confiabilidade
- Menos requisitos para
processar o combustível
- Maiores emissões de
NOx
- Custos de manutenção
mais elevados
0,04-0,07
Turbinas a gás
- Emissões menores de
NOx
- Baixos custos de
manutenção
- Maior resistência à
corrosão
- Tecnologia somente
adequada a grande escala
- Consumo de energia
para comprimir o gás
0,04-0,07
Microturbinas
- Modularidade
- Mínima manutenção
- Menos emissão de
poluentes
- Capacidade de queima de
biogás com baixo teor de
metano
- Eficiência menor
- Mais sensível à
contaminação por
siloxanos
0,07-0,14
Fonte: CARVALHO et al. (2016a)
O uso energético do biogás em cada país depende de suas prioridades em relação a
este combustível e das políticas públicas de fomento vigentes. A Tabela 6.4 mostra a geração
de eletricidade a partir de biogás em 2013 em alguns países europeus e a distribuição entre os
substratos utilizados na produção do biogás. Pode-se observar que a Alemanha é o maior
gerador de eletricidade com este insumo, entre os países indicados na tabela, seguido pelo
Reino Unido e Itália. Em alguns destes países, como o Reino Unido, a Itália, a França e a
Espanha, os aterros sanitários são a principal fonte de produção de biogás para a geração de
eletricidade, enquanto que em outros países, como na Alemanha, Holanda, República Tcheca
e Dinamarca a maior parte do biogás utilizado na produção de eletricidade provém de
resíduos da agropecuária.
No Brasil a geração de energia elétrica a partir desta fonte ainda é bem reduzida. Há
apenas 73 MW de capacidade instalada, o que representa 0,0006% da capacidade instalada
total. A parcela que vem do biogás de aterro corresponde a 90,4% (a maioria nos estados de
São Paulo e Minas gerais), a que vem do biogás de esgotos é 5,4% e o biogás que vem de
outros meios (como atividades rurais) é 4,2%. Existem oito aterros produzindo eletricidade no
Brasil (Tabela 6.5).
82
Tabela 6.4 Produção de eletricidade a partir de biogás em alguns países europeus em 2013
País Total
(GWh/ano)
% de biogás
produzido em
aterros
% de biogás
produzido por
esgotos
% de biogás
produzido por
outros meios
Alemanha 19.426 3 10 87
Reino Unido 5.735 84 16 -
Itália 3.405 69 1 30
França 1.117 71 12 17
Holanda 1.027 11 18 71
República Tcheca 929 13 15 72
Espanha 875 60 6 34
Austria 625 3 10 87
Bélgica 600 35 50 15
Polônia 430 35 11 54
Dinamarca 343 5 20 75 Fonte: INNOVARELAB (2014)
Tabela 6.5 Usinas de geração de eletricidade a partir de aterros sanitários no Brasil
Usina Proprietário Cidade Capacidade
instalada (kW)
% do
total
São João
Biogás
São João Energia
Ambiental S.A. São Paulo - SP 24.640 37,3
Salvador Termoverde Salvador
S.A. Salvador - Ba 19.730 29,8
Bandeirantes Biogás Energia Ambiental
S.A. São Paulo - SP 5.000 7,6
Asja BH Consórcio Horizonte Asja Belo Horizonte - MG 4.278 6,5
CTR Juiz de
Fora
Valorgas – Energia e
Biogás Ltda Juiz de Fora – MG 4.278 6,5
Guatapará Guatapará Energia S.A. Guatapará – SP 4.278 6,5
Uberlândia Energas Geração de
Energia Ltda Uberlândia – MG 2.852 4,3
Itajaí Biogás Itajaí Biogás e Energia
S.A. Curitiba - PR 1.065 1,6
Total 66.121 100
Fonte: QUADROS; TAVARES; et al. (2015)
Há algumas décadas atrás existiam algumas centrais de incineração de lixo no Brasil,
que foram desativadas por não satisfazerem a legislação ambiental mais recente do país. Uma
Usina de Recuperação Energética (URE), com 20 MW de capacidade instalada, está sendo
instalada na cidade paulista de Barueri, utilizando tecnologia moderna cujas emissões
atendem à legislação ambiental brasileira. A usina irá incinerar o lixo urbano não reciclável
das cidades de Barueri, Carapicuíba e Santana do Parnaíba e gerar 17 MWmédios de potência
bruta. Da energia elétrica produzida, 87% será comercializado no mercado atacadista livre,
enquanto que o restante será consumido na própria usina.
83
O Brasil já realiza leilões de energia elétrica, no mercado atacadista regulado, para
adquirir energia proveniente de fontes renováveis de energia, incluindo a biomassa e seus
resíduos. Preços-tetos diferenciados têm sido fixados pelo governo para as diferentes fontes
de geração que têm participado destes leilões. Os preços-tetos fixados para a geração a partir
de biogás não têm sido considerados atrativos o suficiente pelos potenciais investidores neste
tipo de geração. O estabelecimento de preços-tetos compatíveis com a realidade de custos
deste tipo de usina seria a principal política pública de fomento à demanda de eletricidade
gerada através de biogás que o Ministério de Minas e Energia poderia promover no país.
Atualmente existem apenas duas políticas públicas no Brasil que fomentam a oferta de
eletricidade produzida com biogás. Os projetos de geração de energia elétrica utilizando
biogás recebem um desconto de 100% nas tarifas de utilização da rede de transmissão de
energia elétrica (TUST) e/ou redes de distribuição (TUSD). As usinas de biogás de resíduos
sólidos urbanos também têm direito a receber os benefícios de redução de impostos do
Regime Especial de Incentivos para o Desenvolvimento da Infraestrutura (REIDI)
(QUADROS; TAVARES; et al., 2015).
6.3 Produção de biometano combustível
O biometano combustível pode ser produzido em qualquer região do país e não precisa
de uma extensa malha dutoviária para o seu escoamento, como o gás natural, desde que
existam locais de demanda próximos. Outra vantagem do biometano é que ele pode ser
produzido a partir de vários tipos de resíduos, disponíveis em todas as regiões do Brasil.
A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP),
regulamentou, através da Resolução 08/2015, a qualidade que o biometano precisa ter para ser
comercializado no Brasil.
Segundo Mariani et al. (2015), o potencial técnico de produção de biometano a partir
de resíduos da pecuária pela rota de biodigestão, mediante a produção de biogás, é de 14.274
mil m3/dia de CH4, que corresponde a 16,34% da produção total de gás natural no Brasil em
2014 (MME, 2015).
No estado do Rio de Janeiro, a Lei 6.361/2012 obriga as concessionárias de
distribuição de gás canalizado a comprarem biometano (referido como gás natural renovável
(GNR)), até o limite de 10% do volume distribuído por cada concessionária, desconsiderando
84
o volume utilizado para a geração termelétrica. O estado de São Paulo lançou o Programa
Paulista de Biogás, por meio do Decreto N° 58.659/2012, o qual tem como objetivo estimular
a utilização deste recurso determinando um porcentual mínimo de biogás a ser adicionado no
gás canalizado comercializado no estado (VEIGA; MERCEDES, 2015). Estas iniciativas,
embora louváveis, criaram exigências sem um conhecimento adequado de como e se é
possível atendê-las.
Atualmente a ANP não recomenda a mistura do gás natural com biometano obtido a
partir de resíduos sólidos urbanos, por conta de um grande número de possíveis
contaminantes, como os siloxanos, e a indefinição, no momento, de como suas concentrações
poderiam ser medidas e controladas no país. Por outro lado, a Agência não coloca restrições
quanto ao seu uso como combustível, sem estar misturado com o gás natural. Logo, projetos
como o do Aterro Metropolitano Jardim Gramacho, no Rio de Janeiro, podem ser realizados.
A partir do encerramento das atividades do aterro, em 2012, foi colocada uma planta de
purificação de biogás que fornece, via gasoduto dedicado, biometano diretamente para a
refinaria Duque de Caxias, da Petrobras, localizada próxima ao aterro (VEIGA; MERCEDES,
2015).
A Associação Brasileira de Biogás (Abiogás) está integralmente de acordo com a
Resolução 08/2015 da ANP. Os siloxanos, além de contaminarem o meio ambiente, danificam
os motores de combustão interna em que forem utilizados como combustíveis. A Abiogás
afirma que é muito mais barato purificar o biogás do que realizar a retifica do motor com
frequência. Os custos de manutenção dos motores são superiores aos custos dos filtros para
extrair os siloxanos. É importante aproveitar a resolução da ANP para desenvolver
tecnologias nacionais nesta área (QUADROS; TAVARES; et al., 2015).
Percentuais mínimos obrigatórios de mistura de biometano com o gás natural
dividiram as opiniões dos entrevistados no projeto sobre: “Desenvolvimento de arranjos
técnicos e institucionais para o aproveitamento de biogás, através da geração de energia
elétrica, oriundo de resíduos sólidos urbanos” (CARVALHO et al., 2016a). Para os que são
contrários, este tipo de medida não colabora com o estabelecimento de uma base competitiva
para o mercado de biometano, tal qual aconteceu com o bioetanol na época do Proalcool.
6.4 Fabricantes de equipamentos
85
A cadeia de valor da produção de biogás contempla a fabricação de equipamentos e
componentes para aterros sanitários, equipamentos e componentes utilizados nos tratamento
de purificação do biogás, motores de combustão interna e turbinas a gás, e os biodigestores
utilizados para gerar biogás a partir de esgoto, resíduos agroindustriais, lixo urbano, entre
outros tipos de resíduos.
Existem empresas que fabricam equipamentos e componentes para a produção e
utilização do biogás há muito tempo no Brasil e outras que têm interesse de entrar neste
mercado no país.
Empresas como a Pentair e a Evonik atuam na área de tratamento e purificação do
biogás. Elas afirmam que esta é a melhor opção econômica, comparada com os outros
projetos de aproveitamento energético de biogás. No entanto, as incertezas e os riscos ainda
são altos neste mercado no país e os investidores têm escolhido projetos com riscos menores,
como a geração de eletricidade com o biogás. A Pentair e a Evonik são conscientes de que o
biogás oriundo de aterros sanitários contém teores elevados de contaminantes (siloxanos, H2S,
VOCs, etc.), dificultando a geração de um biometano de boa qualidade. Entre as principais
barreiras está a falta de equipamentos de purificação fabricados no país, forçando estas
empresas a importar todo o material que utilizam. Outra barreira, segundo estas empresas, são
os impostos elevados, que diminuem muito a margem de lucro. Há, também, dificuldades com
a logística, pois, devido à falta de dutos de transporte do biogás, a fonte geradora precisa estar
próxima da fonte consumidora, ou, alternativamente, próxima a tubulações de
transporte/distribuição de gás natural.
A maioria de motores de combustão interna empregados nos processos de geração de
energia elétrica a partir de biogás é fabricada por grandes empresas como a Caterpillar e a
General Electric. Para o uso adequado destes equipamentos é preciso fazer um tratamento
prévio do biogás, por conta do alto teor de contaminantes. Existem algumas empresas
nacionais que fabricam motores de pequeno porte capazes de suportar o biogás. Duas
vantagens comparativas destes motores é que eles são de fácil manutenção e existe a
possibilidade de se operar vários motores em paralelo, reduzindo o tempo de parada da
operação. Por outro lado, motores de grande porte como os fabricados pela Caterpillar e a
General Electric não são fabricados no país, por conta da ainda pequena escala de seu
mercado. Um crescimento acelerado deste mercado com projetos de grande porte poderia
justificar economicamente a fabricação de motores de elevada capacidade no Brasil. Uma
alternativa, por enquanto, poderia ser a fabricação de alguns componentes no país, sobretudo
os que são mais utilizados nos procedimentos de manutenção. O maior problema com os
86
motores, do ponto de vista dos fabricantes, são os contaminantes contidos no biogás, que
comprometem a vida útil dos motores.
Existem empresas no Brasil, como a Sansuy, a Methanum, a Foxx Haztec e a AgE,
que fabricam biodigestores. Algumas delas têm parcerias com universidades e centros de
pesquisa para desenvolver e melhorar tecnologias de biodigestão no país. O desenvolvimento
de biodigestores nacionais de RSU constitui um desafio importante para o avanço tecnológico
destes equipamentos no Brasil. Diversas tecnologias dominadas no exterior, quando aplicadas
no Brasil mudam as características do produto final e diminuem a sua eficiência; é
fundamental que haja um esforço de tropicalização destas tecnologias. Uma questão essencial
na utilização de biodigestores para processar RSU é uma boa separação prévia dos resíduos,
de forma que os biodigestores só processem resíduos devidamente triados.
6.5 Empresas de engenharia ou de consultoria que atuam nesta área
A Solvi, Veolia, Foxx Haztec, Ener e AB Energy são empresas de engenharia que
atuam na cadeia de valor do biogás. Nas entrevistas concedidas no âmbito do projeto sobre
política industrial, inserido na Chamada ANEEL n° 14/2012 (CARVALHO et al., 2016a;
QUADROS et al., 2016), representantes destas empresas mencionam que diversos fabricantes
de equipamentos para a cadeia do biogás no exterior não possuem conhecimento sobre o
mercado de biogás no Brasil. Segundo estes representantes, a maioria dos equipamentos
utilizados na cadeia do biogás poderia ser fabricada no Brasil e os produzidos localmente são
de boa qualidade. O problema é a notória prática no país de se importar equipamentos,
diminuindo o potencial produtivo nacional.
Ainda de acordo com os representantes das empresas de engenharia consultados, as
tecnologias utilizadas na cadeia de valor do biogás são plenamente dominadas. Um desafio,
no caso do biogás produzido em aterros sanitários, é a remoção do alto teor de contaminantes
presentes neste gás, já que sua remoção aumenta significativamente os custos dos projetos.
Segundo eles, as maiores incertezas residem na evolução futura das políticas públicas para o
biogás no Brasil.
Os representantes das empresas de consultoria consultadas, como a Fral Consultoria,
mencionam que há uma grande demanda por apoio em questões relacionadas ao
licenciamento ambiental, monitoramento de curto, médio e longo prazo e a estruturação de
87
projetos de aterros sanitários. Diversas empresas, públicas e privadas, estão contratando
consultorias especializadas para determinar quais são as melhores soluções para seus resíduos
sólidos urbanos. Atualmente existe uma grande carência de recursos humanos nesta área,
constituindo uma oportunidade para que as empresas de consultoria ofereçam cursos e
treinamentos.
Há, também, no caso dos RSU, a necessidade de se fazer campanhas de educação, para
que a população compreenda melhor sua responsabilidade na gestão dos resíduos. A
conscientização da população é peça fundamental de qualquer política de gestão de resíduos.
Outro ponto importante destacado pelos representantes das empresas de consultoria é a
dificuldade para se obter financiamento para seus projetos de biogás. Uma linha específica de
financiamento para o biogás incentivaria mais investimentos nesta atividade.
Atualmente as empresas de engenharia e consultoria fazem muitos projetos para o
setor industrial, onde as empresas aproveitam seus resíduos para a geração de biogás como
fonte de energia térmica para suas caldeiras, fornos, etc. Não existem estatísticas sobre o total
desta produção de biogás para consumo interno a partir de resíduos industriais.
6.6 Pesquisa e desenvolvimento nesta área no Brasil
A Tabela 6.6 lista grupos de pesquisa, ou laboratórios no Brasil que vêm trabalhando
com elementos da cadeia do biogás obtido, sobretudo, a partir de resíduos sólidos urbanos.
Esta tabela também mostra a instituição a que pertence o grupo, ou laboratório, o estado da
federação onde está localizada a instituição e o ano de início das atividades do grupo, ou
laboratório.
Tabela 6.6 Grupos de pesquisa no Brasil que atuam com elementos da cadeia do biogás
Estado Instituição Grupo de Pesquisa ou Laboratório Ano
Bahia (BA) Universidade Católica do
Salvador (UCSAL)
Laboratório de Solos 2002
Universidade Federal da
Bahia (UFBA)
Laboratório de Geotécnia Ambiental 1999
Rede de Tecnologias Limpas (TECLIM) 1997
Ceará (CE) Universidade Federal de
Ceará (UFC)
Grupo de Pesquisa em Separação por Adsorção
(GPSA)
1999
O nome do grupo de pesquisa não está
disponível
Nd
Pernambuc
o (PE)
Universidade Federal de
Pernambuco (UFPE)
Grupo de Geotécnia Ambiental
(GEAM/BUFPE)
1994
88
Grupo de Processos e Tecnologias Ambientais
(GPTA)
Nd
Grupo de Resíduos Sólidos da UFPE
(GRS/UFPE)
1994
Laboratório de Métodos Computacionais para
Geomecânica (LMCG)
2003
Minas
Gerais
(MG)
Univesidade Federal de
Minas Gerais (UFMG)
Laboratório de Microbiologia (DESA) 2000
O nome do grupo de pesquisa não está
disponível
Nd
Soluções Integradas para a Gestão de Resíduos
Sólidos (SIGERS) – engenharia de transporte
2001
Soluções Integradas para a Gestão de Resíduos
Sólidos (SIGERS) – engenharia sanitária e
ambiental
2001
Universidade Federal de
Viçosa (UFV)
Grupo de Pesquisa em Qualidade Ambiental
(GPQA)
2012
O nome do grupo de pesquisa não está
disponível
Nd
O nome do grupo de pesquisa não está
disponível
Nd
Rio de
Janeiro
(RJ)
Instituto Nacional de
Tecnologia
O nome do grupo de pesquisa não está
disponível
Nd
Universidade Estadual do
Rio de Janeiro (UERJ)
Laboratório de engenharia Sanitária (LES) 1993
Universidade Federal do
Rio de Janeiro (UFRJ)
Grupo de Estudo sobre Tratamento de Resíduos 1998
Instituto Virtual Internacional de Mudanças
Globais (IVIG/COPPE)
1999
Laboratório de Maquinas Térmicas (LMT) Nd
Laboratório Interdisciplinar de Meio Ambiente
(LIMA)
1997
São Paulo
(SP)
Universidade de São
Paulo (USP)
O nome do grupo de pesquisa não está
disponível
Nd
Centro Nacional de Referência em Biomassa
(CENBIO)
1996
Laboratório de Mecânica de Solos, do
Departamento de Getecnia, Escola de
Engenharia de São Carlos
Nd
O nome do grupo de pesquisa não está
disponível
Nd
Centro de Pesquisa em Resíduos Sólidos
(NEPER)
2003
Laboratório em Geosintéticos da ESSC/USP 2001
Universidade Estadual
Júlio de Mesquita Filho
(UNESP)
Grupo de Otimização de Sistemas Energéticos
(GOSE)
2002
O nome do grupo de pesquisa não está
disponível
nd
Santa
Catarina
(SC)
Universidade Federal de
santa Catarina (UFSC)
Laboratório de Pesquisa em Resíduos Sólidos
(LARESO)
1995
Nd: dado não disponível
Fonte: Elaboração própria com dados de QUADROS; VIEIRA; et al. (2015)
89
A relação universidade/instituto de pesquisa-empresa é, via de regra, realizada de
forma esporádica, visando resolver problemas pontuais, salvo na área rural, onde é possível
encontrar vários projetos de produção de biogás, realizados em parceria com a Embrapa,
visando à geração de energia elétrica e calor a partir de dejetos de suínos, gado e aves.
O mercado de fornecedores de equipamentos e serviços para a cadeia do biogás no
país é dominada por players internacionais. Detentores de conhecimento e tecnologia
maduros e tendo centros de pesquisa localizados sem seus países de origem, esses têm sido
atraídos ao Brasil por meio dos programas governamentais de incentivo ao desenvolvimento
tecnológico da indústria nacional de biogás (CARVALHO et al., 2016a).
Segundo Carvalho et al. (2016), como a indústria nacional do biogás ainda é incipiente
no país e dependente de tecnologia externa, os relacionamentos dos grupos de pesquisa têm
sido mais intensos com os órgãos governamentais de financiamento à pesquisa, do que com
empresas. Estes órgãos têm buscado estimular a nacionalização de tecnologias e o
fortalecimento da interação entre as empresas e as instituições de ciência e tecnologia.
90
7 PROPOSTAS DE NOVAS POLÍTICAS PÚBLICAS DE
FOMENTO AO BIOGÁS COMO VETOR ENERGÉTICO
Um conjunto adequado de políticas públicas requer a adoção de uma visão de futuro
que norteará seus objetivos de curto, médio e longo prazo. Esta visão precisa considerar as
diversas fontes de biogás pelo território nacional e sua característica descentralizada. O maior
potencial, em termos de volume (mais de 80%), se encontra em atividades agrícolas, mas
como os desafios técnicos e econômicos do biogás são semelhantes, os agentes que atuam na
cadeia de valor do biogás podem diversificar sua base de clientes e fortalecer seus modelos de
negócio. As políticas de apoio ao aproveitamento energético do biogás oriundo dos vários
substratos precisam se relacionar entre si e facilitar a participação de empresas nacionais e
estrangeiras.
Por outro lado, o planejamento governamental precisa considerar o biogás como uma
fonte de energia com desafios e particularidades distintas de outras fontes de biomassa. O
aproveitamento energético do biogás ainda é precário no país, sendo necessários instrumentos
de fomento que considerem explicitamente este início de desenvolvimento tecnológico. Em
suma, o governo precisa de uma estratégia para o aproveitamento energético de biogás com
objetivos claros de curto, médio e longo prazos e instrumentos adequados para atingi-los.
Estes esforços dotariam o país com uma fonte descentralizada de energia caracterizada
por certa versatilidade, pois poderia ser usada de formas diversas. Além de poder ser
consumido como gás industrial, o biogás pode ser usado para gerar eletricidade, ou ser
refinado para gerar biometano, dependendo de sua qualidade e quantidade e das
particularidades do projeto. Esta versatilidade é importante para o país superar diversos dos
seus desafios de infraestrutura. Por exemplo, no caso do biometano, sua produção local
permitiria contornar as dificuldades decorrentes da ausência de uma rede de gasodutos
suficientemente extensa pelo território nacional.
As informações contidas nos capítulos anteriores permitem detectar as principais
barreiras que obstruem avanços no desenvolvimento dos elementos que compõem a cadeia de
valor do biogás como vetor energético. Neste capítulo são propostas novas políticas públicas
que têm como objetivo superar estas barreiras e fomentar, de uma forma mais eficaz do que
ocorre atualmente, o biogás como vetor energético no Brasil.
91
Tendo como ponto de partida o relatório técnico intitulado “Políticas industriais,
tecnológicas e energéticas de fomento ao aproveitamento energético do biogás de resíduos
sólidos urbanos”, apresentado no âmbito de um projeto de P&D da Chamada ANEEL n°
14/2012 (CARVALHO et al., 2016b), foram identificadas quatro categorias de políticas
públicas que podem fomentar, com distintas perspectivas, a produção e uso energético do
biogás no Brasil a partir de vários tipos de resíduos.
As políticas pelo lado da oferta atuam diretamente sobre os fabricantes de
equipamentos, construtoras e operadoras de biogás. Elas melhoram a competitividade destes
elementos da cadeia de valor do biogás por meio de ações que atuam diretamente no
desenvolvimento de novas tecnologias, tornando-as mais baratas e acessíveis, ou nos
indicadores de rentabilidade, graças a subsídios fiscais ou creditícios.
As políticas pelo lado da demanda atuam no fim da cadeia criando consumidores para
o produto “biogás”, mesmo sendo ele mais caro do que outras fontes de energia. Uma maneira
de se atingir este objetivo é estabelecer tarifas do tipo feed-in, ou preços-tetos em leilões,
superiores aos preços médios pagos por energéticos tradicionais, concorrentes com o biogás, e
rateando o sobrecusto com um conjunto amplo de consumidores. Outro instrumento que tem
sido utilizado em alguns países é fixar um valor máximo de emissões de gases que causam o
efeito estufa para cada participante do setor energético e criar um mercado onde é possível
realizar transações de certificados de emissões. Para atingir suas metas, muitos agentes vão
adquirir, neste mercado, certificados de fontes de baixas emissões e menos competitivas,
como é o caso do biogás (CARVALHO et al., 2016b).
Na terceira categoria se encontram as políticas transversais. Elas atuam ao longo da
cadeia de valor do biogás e, em geral, são complementares com outras políticas
governamentais. Nesta categoria se enquadram as campanhas de comunicação, que ajudam na
aceitação social dos projetos de aproveitamento energético de biogás, publicações, cursos e
treinamentos sobre diversos aspectos tecnológicos ou mercadológicos desta atividade.
Ademais, informações técnicas ou de mercado são de grande ajuda para empresas e
comunidades que desejam implantar uma instalação de produção e uso energético do biogás
(QUADROS; TAVARES; et al., 2015).
Outro tipo de políticas de apoio ao biogás são as políticas de cunho ambiental para a
gestão de resíduos de uma forma geral, ou algum tipo de resíduo em particular, como os
resíduos sólidos urbanos. Estas políticas visam a redução de impactos ambientais negativos
através de uma gestão sustentável dos resíduos. Em geral estas políticas contemplam o reuso e
92
a reciclagem, quando aplicáveis, e o aproveitamento energético dos resíduos, como
importantes fontes renováveis de energia.
7.1 Propostas de novas políticas públicas pelo lado da oferta
Os principais instrumentos de ação para novas políticas públicas de fomento ao biogás
pelo lado da oferta são: desoneração fiscal; facilidades creditícias; apoio para a conexão com
a rede elétrica; e fomento ao desenvolvimento tecnológico. Cada um destes instrumentos são
discutidos nas seções a seguir.
7.1.1 Desoneração fiscal
Muitos agentes que atuam na cadeia de valor do biogás concordam que uma das
principais barreiras que inibem uma utilização mais significativa deste energético no Brasil é
o alto nível de impostos que incidem sobre esta atividade e que precisariam ser reduzidos. A
incidência de impostos em projetos nesta área pode encarecer bastante seus custos.
A concessão de benefícios fiscais pode representar um fator determinante para o
sucesso de políticas de fomento à produção de energia elétrica, ou biometano a partir de
biogás.
7.1.1.1 Tributos federais
A concessão de benefícios em âmbito federal é a mais adequada e eficiente,
comparada com as demais esferas federativas, pelas seguintes razões:
a. Possibilidade de instituir benefícios de abrangência nacional, permitindo atingir um maior
número de contribuintes e, também, evitando guerra fiscal entre as unidades federativas.
Ao mesmo tempo, é possível que sejam instituídos benefícios a determinada região, que
visem corrigir desequilíbrios socioeconômicos;
93
b. A concessão dos benefícios não depende de anuência dos demais entes federativos, a
exemplo do que ocorre com o ICMS, que requer unanimidade para a aprovação de
convênio no âmbito do Conselho Nacional de Política Fazendária (Confaz);
c. Maior capacidade de desoneração da cadeia do biogás, decorrente da maior quantidade de
tributos federais incidentes sobre os contribuintes (IRPJ/CSLL, PIS/COFINS, IPI,
Imposto de Importação, Contribuição Previdenciária, etc.);
d. Maior flexibilidade para direcionar os benefícios. Os diversos tributos federais permitem
desonerar todas as etapas da cadeia produtiva, desde a realização de investimentos e
aquisição de bens e serviços até a produção e comercialização da energia elétrica gerada,
ou do biometano produzido.
Seguem alguns exemplos de benefícios já previstos na legislação (vide Anexo A), dos
quais poderiam se valer as empresas geradoras de energia elétrica, ou produtoras de
biometano a partir do biogás:
(i) A redução da carga tributária do Imposto de Renda de Pessoa Jurídica (IRPJ) e da
Contribuição Social sobre Lucro Líquido (CSLL) pode ser feita por diferentes métodos.
Tanto pode haver a redução direta sobre os valores apurados, como pode haver a redução
das bases de cálculo, por exemplo, excluindo a tributação sobre determinadas receitas ou,
ainda, pela possibilidade de depreciação acelerada de bens.
(ii) Reduções do Imposto de Renda de Pessoa Física (IRPF) podem ser utilizadas como forma
de incentivar a captação de investimentos para determinadas áreas de interesse
econômico. Projetos de geração de energia elétrica, ou produção de biometano a partir de
biogás podem se aproveitar de investimentos por meio de emissão de debêntures, ou por
fundos de investimento feitos por pessoa física.
(iii) A desoneração da Contribuição para os Programas de Integração Social e de Formação do
Patrimônio do Servidor Público (PIS/PASEP) e da Contribuição para o Financiamento da
Seguridade Social (COFINS) pode atingir diferentes etapas da cadeia de valor do biogás.
Pode haver isenção das contribuições incidentes sobre a receita auferida pela
comercialização de energia elétrica, ou biometano, sobre a receita da venda de bens e
serviços para o ativo ou que sejam insumos, incluindo o biogás, às geradoras de energia
elétrica, ou produtora de biometano, ou ainda as contribuições incidentes sobre a
importação de bens e serviços pelas geradoras ou produtores de biometano.
(iv) As operações com energia elétrica são imunes à cobrança do Imposto sobre Produtos
Industrializados (IPI), possíveis benefícios fiscais de IPI podem ser instituídos sobre o
94
imposto incidente sobre a aquisição de bens para integração do ativo das geradoras de
energia elétrica a partir do biogás, seja em operações internas ou em importações.
(v) O Imposto de Importação é um tributo federal de função marcadamente extrafiscal que
tem como fato gerador a importação de produtos estrangeiros. A alíquota do Importo de
Importação incidente na importação de bens que não tenham similar produzido no país
pode ser reduzida pela aplicação do regime ex-tarifário. Coordenado pelo Ministério do
Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior (MDIC), este regime consiste na
redução temporária de alíquotas de importação de bens de capital, de informática e
telecomunicação. Incluir dentro desse regime, não somente os bens de capital de maior
volume, mas também as peças de reposição necessárias seria uma das possíveis opções
abertas ao governo.
(vi) Isenção do Imposto Territorial Rural (ITR) pode ser concedida como forma de reduzir o
ônus sobre a propriedade destinada à geração de energia elétrica, ou produção de
biometano a partir do biogás. Esta isenção poderia ser aplicada para privilegiar o
investimento em determinadas áreas.
7.1.1.2 Tributos estaduais
O Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços de Transporte Interestadual
Intermunicipal e de Comunicação (ICMS) é um imposto de competência estadual. Ele tem
como principal fato gerador a circulação de mercadorias, incluindo a energia elétrica e o
biometano, além dos serviços de transporte interestadual e intermunicipal e de comunicação.
Como regra geral, as alíquotas nas operações internas aos estados variam entre 17% e
18% e, nas operações interestaduais podem ser de 12%, 7% ou 4%, dependendo do estado de
origem, destino e da procedência da mercadoria. No âmbito estadual, o principal tributo
utilizado para conceder estímulos a determinado setor da economia é o ICMS. No entanto, a
concessão de benefícios depende de autorização do Conselho Nacional de Política Fazendária
(Confaz), composto pelas Secretarias de Fazenda dos Estados e do Distrito Federal, mediante
a celebração de Convênio ICMS, o que requer unanimidade para aprovação.
A utilização do ICMS como ferramenta de estímulo a determinado setor permite
relativa flexibilidade para direcionamento dos benefícios concedidos. Com efeito, a
desoneração pode ser aplicada, por exemplo, sobre a aquisição de bens para implantação de
usinas geradoras de energia elétrica, ou produtoras de biometano, a aquisição do biogás e até a
comercialização destes energéticos.
95
Existem alguns exemplos, no Anexo B, de benefícios concedidos com base em
Convênio do Confaz que poderiam ser adotados para a geração de energia elétrica a partir do
biogás.
A redução do ICMS permitiria evitar alguns dos efeitos decorrentes da cobrança em
cascata do imposto. No caso dos RSU, há cobrança de ICMS sobre a coleta, transporte e
aterramento de resíduos, bem como sobre o biogás, o que inviabiliza muitos investimentos
nesta área por conta da elevação dos seus custos, em comparação com as receitas obtidas com
a venda da energia elétrica, ou do biometano.
No âmbito estadual, a medida mais importante seria a isenção de ICMS para projetos
de geração de energia elétrica por biogás por um período de 10 anos, como já acontece em
Minas Gerais, São Paulo, Pernambuco e Goiás. O Confaz precisa estar ativamente envolvido
para que a prática seja adotada em todo o território brasileiro.
Na prática recente no país, de injeção de eletricidade na rede pública por instalações de
micro, ou minigeração de consumidores e a posterior compensação desta geração como
crédito na fatura emitida pela concessionária local, alguns estados brasileiros cobram o ICMS
sobre o consumo total, sem levar em conta a injeção da geração do consumidor na rede.
Dezoito governos estaduais, mais o governo do Distrito Federal, concordaram em taxar com o
ICMS só a aquisição líquida de eletricidade pelo consumidor (Convênio Confaz 16/2015).
Esta prática deveria ser generalizada para todos os estados, fomentando todas as tecnologias
aplicáveis, inclusive a de geração com biogás.
7.1.1.3 Tributos municipais
O Imposto sobre Serviços de Qualquer Natureza (ISS) incide sobre a prestação
onerosa de serviços previstos em lei complementar. Atualmente, a Lei Complementar n°
116/03 traz a lista de serviços tributados pelo ISS.
Como regra geral, o ISS é recolhido ao município em que se encontra o
estabelecimento do prestador, exceto nos casos expressamente previstos por lei complementar
em que a competência é atribuída ao município do local da prestação do serviço. Suas
alíquotas são definidas pela legislação de cada município, de acordo com o serviço prestado,
não podendo ser superior a 5% nem inferior a 2%.
A produção e comercialização de energia elétrica, ou biometano não é atividade sujeita
à incidência do ISS, principal tributo de competência municipal, o que torna a concessão de
96
benefícios fiscais municipais menos adequada à instituição de política de estímulo econômico
desta atividade.
Uma alternativa seria a redução do ISS incidente sobre serviços prestados aos
produtores, ou ainda aplicáveis a contratos de concessão de obra pública ou de parcerias
público-privadas que envolvam projetos de geração de energia elétrica, ou produção de
biometano a partir do biogás.
Além do ISS, os governos municipais ainda cobram o Imposto Predial e Territorial
Urbano (IPTU) e o Imposto sobre Transmissão de Bens Inter Vivos (ITBI). As
municipalidades podem criar incentivos fiscais para desonerar os imóveis utilizados para a
geração de energia elétrica, ou a produção de biometano a partir do biogás, seja pela
concessão de isenção do IPTU ou do ITBI. O IPTU incide sobre a propridade predial e
territorial urbana, enquanto o ITBI incide sobre a transmissão onerosa de bens. Estes impostos
têm menor impacto na carga tributária total da empresa geradora de energia elétrica, ou
produtora de biometano, mas podem ser utilizados, também, como forma de atração de
investimentos para determinada área.
7.1.2 Facilidades creditícias
Para se fomentar uma maior inserção do biogás na matriz energética é necessário que
haja crédito, em condições favoráveis, aos projetos nesta área.
A Finep, por exemplo, apoia o desenvolvimento de novas tecnologias de tratamento de
RSU, podendo prover recursos para soluções novas para o país.
O BNDES, em razão de sua capacidade de financiamento e sua capilaridade nacional,
seria essencial para financiar grandes projetos de gestão de resíduos em geral. A criação de
novos fundos, ou organismos para financiar as atividades de geração de biogás a partir de
qualquer tipo de resíduos seria muito bem vinda.
Um exemplo deste tipo de apoio ocorre na Grã-Bretanha. O governo britânico optou
por políticas de fomento à oferta de biogás mais focada em subsídios e crédito favorável,
sobretudo para o aproveitamento energético de aterros sanitários, por conta da farta
disponibilidade de crédito no país.
97
7.1.3 Apoio para conexão à rede elétrica
As dificuldades enfrentadas por geradores de menor porte para que sua energia chegue
à rede nacional de eletricidade também é um problema experimentado pelos produtores de
eletricidade a partir de biogás. Por parte das concessionárias de energia elétrica, se tem muitos
gargalos para fazer tal conexão virar realidade. As exigências aos projetos de conexão à rede
frequentemente são exageradas, além de que a demora nas respostas aos questionamentos
técnicos dificultam muito o processo.
Entre algumas soluções possíveis para este problema, se pode destacar o
desenvolvimento de um padrão para os projetos de conexão das usinas de biogás à rede das
concessionárias de energia elétrica, a criação de um ambiente de diálogo entre as partes e a
intermediação feita por especialistas da ANEEL e ONS.
7.1.4 Fomento ao desenvolvimento tecnológico
Ao longo da cadeia de produção existem oportunidades para o desenvolvimento
tecnológico no aproveitamento energético do biogás no país. Entre estas oportunidades
destacam-se os motores específicos para o biogás, biodigestores projetados para cada tipo de
resíduo e sistemas de purificação do biogás.
Atualmente, algumas destas tecnologias já estão sendo desenvolvidas no Brasil, mais o
desafio, para as autoridades públicas, reside em acelerar estes processos.
É importante destacar o fomento a parcerias entre a área acadêmica e o setor industrial,
para o desenvolvimento destas tecnologias. A maioria das empresas que participam da cadeia
do biogás no país não praticam estas parcerias, limitando-se a importar os equipamentos que
necessitam.
A FINEP, o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
e as fundações estaduais de amparo à pesquisa têm um importante papel na aproximação entre
as comunidades acadêmica e empresarial, além de financiar projetos de interesse para a cadeia
do biogás.
Em destaque se encontram também as incubadoras ligadas a universidades, ou outras
instituições de pesquisa. Sua importância na criação de empresas de base tecnológica que
98
possam oferecer bens e serviços inovadores à região, país ou mundo não pode ser
subestimado, razão pela qual elas têm ganhado cada vez mais atenção por parte de
formuladores de políticas de P&D.
7.2 Propostas de novas políticas públicas pelo lado da demanda
Algumas tecnologias consideradas mais “sustentáveis”, notadamente a energia eólica,
têm se destacadas nos leilões de energia organizados pelo governo no Ambiente de
Contratação Regulada (ACR). Em relação ao biogás, o “6º Leilão para Contratação de
Energia de Reserva”, realizado em 31 de outubro 2014, foi o único leilão, até agora, que
contemplou explicitamente o biogás produzido por resíduos sólidos urbanos, resíduos
vegetais/animais e estações de tratamento de esgoto. Entretanto, o preço teto de R$
169,00/MWh foi considerado baixo demais pelos potenciais investidores em usinas de biogás,
não havendo nenhum participante. Até o momento, todos os projetos de geração de energia
elétrica através de biogás optaram pelo Ambiente de Contratação Livre (ACL) para venda de
sua geração, em razão dos maiores preços praticados nesse mercado.
De uma forma similar ao que foi feito para a indústria eólica nacional, o governo deve
organizar leilões de energia elétrica com tetos de preços condizentes com os custos mais
elevados das usinas que geram eletricidade a partir do biogás e que contemplem biogás
oriundo de diversas fontes.
Existe a necessidade de regulamentação do biometano proveniente de resíduos,
especialmente o oriundo de RSU, por conta dos contaminantes. A Resolução 08/2015 da ANP
ainda mantém o biogás de RSU sob regime de uso experimental. Isso pode mudar nos
próximos anos em decorrência do trabalho da própria ANP e da Associação Brasileira de
Normas Técnicas (ABNT), por meio de sua Comissão de Estudo de Injeção de Biometano em
Redes de Gás Natural. Atualmente os riscos percebidos pelo empresariado brasileiro ainda são
consideravelmente elevados. Independentemente de como essa percepção mude no futuro, é
importante que o mercado esteja minimamente estruturado e regulado para que as empresas
possam participar.
O governo federal não é a única instituição governamental que pode fomentar o
biometano. Em função de suas características de monopólio natural , a distribuição de gás
canalizado é regulada pelos estados. Como resultado, governos estaduais podem influenciar
99
consideravelmente esta atividade, desde que ela não fira as exigências técnicas da ANP e as
legislações federais existentes.
Embora a extensão da rede de gasodutos no país seja limitada, alguns estados
poderiam incentivar o uso de biogás refinado de fontes variadas. Após a realização de um
estudo prévio, isso poderia ser uma estratégia de valorização do biogás, que leve em conta as
forças, fraquezas e oportunidades existentes nos estados.
7.3 Propostas de novas políticas públicas transversais
Esta categoria de políticas públicas pode ajudar muito o crescimento da cadeia de
valor do biogás, complementando as políticas pelo lado da oferta e pelo lado da demanda.
Comunicação, disseminação de informações e treinamento são elementos
fundamentais para o fortalecimento da gestão de resíduos,de uma forma geral.
A mudança de comportamento é uma das bases para o sucesso das novas políticas
propostas. Para motivar tal mudança é fundamental a estruturação de campanhas permanentes
de comunicação em ambientes públicos, escolas, museus, dentre outros.
Além da disseminação de informações, vale destacar que o Brasil carece de centros de
referência sobre o biogás. O Centro Internacional de Energias Renováveis – Biogás
(CIBiogás) é uma iniciativa de destaque, que contempla atividades de diversas naturezas,
incluindo análises laboratoriais, disseminação de conhecimento e desenvolvimento de
projetos na área. Considerando a diversidade do território nacional e a variedade de projetos
possíveis com esse tipo de energia, o exemplo do CIBiogás poderia ser replicado para outras
regiões do país.
Além de centros de referência, é necessário estruturar cursos de graduação, pós-
graduação e cursos técnicos em quantidade suficiente. É notória a falta de profissionais
qualificados sobre assuntos ligados ao aproveitamento do biogás. Suprir essa carência é um
dos caminhos importantes para aumentar a quantidade de projetos de aproveitamento
energético do biogás.
É importante se fortalecer a administração municipal, capacitando prefeitos, gestores e
agentes públicos, visto que a demanda por soluções tecnológicas na gestão de resíduos passa
necessariamente pelas entidades do governo. Os estados também possuem um papel
importante dentro desses esforços de comunicação. Os estados podem publicar documentos
100
que auxiliem entidades públicas e privadas em suas tomadas de decisões sobre a estruturação
de projetos de aproveitamento energético do biogás a partir de resíduos. Além disso, os
estados e os municípios precissam ter informações sobre a qualidade do biogás, que depende
do tipo de resíduo utilizado, e os usos que podem dar a este biogás.
O Brasil não tem instâncias governamentais adequadas para gerir programas de
eficiência energética e de fomento a fontes renováveis de energia, como a energia solar e o
biogás, que ainda precisam de estímulos do governo para ocupar um espaço significativo na
matriz energética nacional. O governo federal poderia criar uma agência executiva, ligada ao
Ministério de Minas e Energia, para administrar tais tipos de programas, no âmbito da
administração federal. Alguns governos estaduais com interesse de criar este tipo de programa
em sua alçada administrativa poderiam criar agências executivas estaduais. Diversos países da
União Europeia, como a Alemanha, França e Dinamarca, têm tido muito sucesso na gestão
destes programas governamentais através de agências executivas, em várias instâncias
administrativas. Um dos objetivos destas agências é criar parcerias público-privadas para
auxiliar na implantação dos programas. Parcerias com universidades e instituições de pesquisa
também são comuns, para fomentar projetos de P&D e oferecer cursos e programas de
treinamento.
7.4 Propostas de novas políticas de cunho ambiental para a gestão de resíduos
Em relação às políticas de fomento ao tratamento e disposição final adequados para os
resíduos sólidos urbanos (RSU), o foco do governo deve ser o cumprimento das exigências
estabelecidas na Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), ainda não respeitadas em sua
integridade. O país já possui um marco regulatório adequado para este tipo de resíduo, mas
são recomendadas metas mais ambiciosas para o aproveitamento energético do biogás, através
das diversas tecnologias que podem ser usadas para esse fim. Uma boa parte da contribuição
energética dos RSU advém da reciclagem.
Atualmente, uma grande parcela da população brasileira ainda não conta com serviços
de coleta e tratamento de esgotos e estes são a principal causa da poluição nos rios do país.
Avanços nas políticas públicas de saneamento, nas diversas esferas governamentais, e mais
recursos investidos nesta área são essenciais para reduzir esta poluição. A geração de energia
elétrica com o biogás produzido nas estações de tratamento de esgotos pode atender ao
101
consumo interno deste energético nas estações e os excedentes desta geração podem ser
vendidos para a rede pública, propiciando uma significativa fonte de receitas.
Na área rural, esterco, outros resíduos da pecuária, e resíduos da agricultura também
provocam a poluição de fontes hídricas e emitem gases que causam o efeito estufa (GEEs). O
tratamento destes resíduos através da biodigestão e o uso do biogás resultante como
combustível, ou para gerar energia elétrica diminuem substancialmente estes problemas
ambientais e constituem novas fontes, locais, de suprimento de energia.
Em síntese, grande parte dos diversos tipos de resíduos da biomassa que não estão
sendo tratados de alguma forma está causando contaminação dos recursos naturais e/ou
problemas de saneamento para a população. Políticas públicas visando uma gestão sustentável
destes resíduos trazem não só benefícios ambientais, como, também, oportunidades de se
explorar uma significativa fonte renovável de energia: o biogás.
As preocupações crescentes sobre os impactos das mudanças climáticas têm levado
países e empresas a adotarem ações cada vez mais agressivas de controle de suas emissões de
gases que causam o efeito estufa. Os governos, de maneira unilateral ou conjuntamente, têm
estruturado políticas climáticas diversas, incluindo medidas de apoio mútuo, metas de redução
de emissões de GEEs e ações de adaptação frente aos impactos climáticos.
O acordo internacional de maior envergadura é a Convenção-Quadro das Nações
Unidas sobre a Mudança do Clima (UNFCCC no original em inglês), assinado por quase
todos os países do mundo, inclusive o Brasil.
O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) tem tido um papel importante na
produção e aproveitamento de biogás no Brasil. Este mecanismo é um dos incentivos
internacionais utilizados para que empresários pudessem desenvolver projetos que trouxessem
benefícios ambientais, econômicos e sociais para o país. O MDL tem alavancado projetos de
aproveitamento energético de biogás proveniente de suinocultura, avicultura e de aterros
sanitários.
Qualquer novo acordo climático internacional deverá estruturar mecanismos de apoio
mútuo entre os países. Isso levará à criação de novos sistemas internacionais de cap-and-trade
(incluindo uma nova fase para o MDL), que poderão beneficiar tanto países desenvolvidos
como em desenvolvimento. O Brasil ganhou bastante experiência com os acordos
internacionais de clima e suas repercussões nas políticas nacionais. Continuar ativamente
nesse processo internacional trará muitos benefícios ao país.
102
8 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
O potencial existente no Brasil para geração de biogás a partir de resíduos
agropecuários, resíduos agroindustriais, lixo orgânico e esgotos urbanos é substancial.
O crescimento do ainda incipiente mercado de biogás no país pode agregar valor a
toda a cadeia produtiva deste energético e minimizar a poluição e a emissão de GEEs
associadas à atual gestão inadequada da maioria dos resíduos que servem de substratos para
produzir o biogás.
O biogás pode ser consumido como combustível industrial, alimentando caldeiras,
fornos e secadores, ou ser utilizado, após alguma purificação, como combustível veicular.
Tratamentos mais complexos, que eliminem a umidade e contaminantes e concentrem o seu
teor de metano podem transformá-lo em biometano, que substitui, ou complementa o gás
natural. Um de seus usos mais difundidos, no Brasil e no mundo, é para gerar energia elétrica.
A sua utilização mais adequada em cada circunstância depende de vários fatores, tais como o
substrato disponível para a sua produção, seus custos, preços dos energéticos concorrentes e
eventuais políticas públicas de fomento a certos usos.
Conforme ilustrado no capítulo 4 desta dissertação, modelos de simulação e de
programação matemática são ferramentas essenciais para se estimar o potencial de
aproveitamento energético dos resíduos e para auxiliar no dimensionamento econômico e
localização ótima dos empreendimentos.
O estabelecimento de parcerias entre os setores público e privado é necessário para
diminuir os riscos nos projetos e atrair investidores.
A cadeia de valor da produção e aproveitamento energético do biogás, apresentada no
capítulo 6 da dissertação, envolve vários tipos de agentes. Incentivos ao crescimento do
mercado do biogás devem atingir, na medida do possível, a maioria destes agentes.
Entrevistas com estes vários tipos de agentes, realizadas no contexto de um projeto de P&D
da ANEEL e analisadas nesta dissertação, indicaram suas visões sobre as principais barreiras
e oportunidades para o crescimento do mercado de biogás no Brasil.
Com base nestas entrevistas, nas atuais políticas do governo brasileiro que afetam o
biogás e em políticas públicas bem sucedidas para o biogás em outros países, analisadas no
capítulo 5, novas políticas, classificadas em quatro categorias complementares, são propostas
no capítulo 7 para alavancar toda a cadeia de valor do biogás no Brasil.
103
As próximas seções trazem conclusões deste trabalho por tipo de substrato utilizado
para a produção do biogás e algumas recomendações para trabalhos futuros.
8.1 Resíduos sólidos urbanos
A Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) modificou estruturas viciadas e
pouco eficazes de gestão de resíduos sólidos no Brasil. No entanto, há um longo caminho pela
frente para se ter sua plena implementação. É mais um caso, no País, de uma legislação
avançada que ainda não está sendo cumprida.
Um dos grandes desafios para os RSU é a aplicação da PNRS nas numerosas pequenas
cidades do País, que precisam se organizar na forma de consórcios para poderem implantar
projetos de escala suficiente que permitam um razoável retorno econômico e consigam
financiamento em condições favoráveis.
Projetos abrangentes de tratamento e disposição final de RSU podem obter recursos
associados a seus benefícios ambientais, que incluem créditos de carbono, e sua eventual
contribuição como fonte renovável de energia.
Tal qual está ocorrendo na China, o Brasil também precisa buscar a iniciativa privada,
sobretudo na forma de parcerias público-privadas, para poder implantar, com a rapidez
necessária, bons projetos de tratamento e disposição final de RSU, com aproveitamento
energético sempre que for viável economicamente.
A diversidade econômica e social das cidades e regiões do Brasil abre espaço para que
mais de uma tecnologia de aproveitamento energético de RSU se desenvolva no País,
aproveitando, da melhor forma possível, as especificidades locais.
O Brasil não possui atualmente tarifas do tipo “feed in” para incentivar fontes
renováveis de energia, em geral, e RSU, em particular, mas tem realizado leilões de energia
com tetos de preço diferenciados para fomentar diversas fontes renováveis alternativas. O
mecanismo de leilões diferenciados tem algumas vantagens em relação à aplicação de tarifas
do tipo “feed in”. O desafio reside em uma especificação adequada dos parâmetros dos
leilões, o que depende de um bom conhecimento das ofertas dos competidores e de políticas e
metas de longo prazo para estas fontes, hoje inexistentes no País.
Tal qual o Japão, o Brasil também tem legislação sobre responsabilidade estendida do
produtor, mas a sua aplicação ainda está restrita a alguns poucos produtos, como pneus,
104
recipientes de lubrificantes, recipientes de pesticidas agrícolas, pilhas, etc. e com graus de
sucesso bastante diferenciados. A experiência do Japão pode ser muito útil ao Brasil tanto
para ampliar substancialmente a relação de produtos e embalagens cobertas por este tipo de
legislação, como para operacionalizar as práticas associadas.
A coleta seletiva de RSU, seja por parte da população que a produz, ou por
recicladoras, ainda é muito limitada no Brasil. Fomentar esta prática, através de legislação e
incentivos econômicos, deve ser uma das principais ações futuras da PNRS.
8.2 Resíduos agroindustriais
Estabelecimentos de médio e grande porte de algumas agroindústrias da cadeia
alimentícia, tais como os produtores de derivados da carne, açúcar e cervejas,
tradicionalmente utilizam biodigestores para tratar parte de seus resíduos. O biogás produzido
em geral é utilizado, nestas instalações, como combustível em caldeiras e secadores. Estes
estabelecimentos são bem organizados no país e possuem uma cadeia de suprimento de
equipamentos e serviços bem estruturada, inclusive para a produção de biogás.
O mesmo já não ocorre em um grande número de estabelecimentos de pequeno porte
nestes e em outros segmentos da indústria alimentícia, que possuem, no seu agregado, um
grande potencial, ainda não explorado, de produzir biogás a partir de seus resíduos. Estes
estabelecimentos requerem a atenção de políticas públicas voltadas para o fomento da
produção de biogás no país.
A pecuária confinada, sobretudo de suínos e aves, também possui um potencial
significativo de produção de biogás, a partir dos dejetos destes animais, e posterior utilização
do biogás para gerar energia elétrica. Pequenos produtores vizinhos precisam se consorciar
para explorar de forma econômica este potencial. A experiência recente, bem sucedida, de
pequenos produtores de suínos no oeste do estado de Santa Catarina precisa ser difundida e
replicada em outras regiões do país. Políticas públicas de fomento ao biogás precisam ser
direcionadas para este segmento da pecuária.
A produção de biogás com resíduos de agroindústrias e da pecuária confinada tem um
subproduto de grande importância econômica e ambiental, que é o biofertilizante.
105
8.3 Resíduos de esgotos urbanos
Os esgotos constituem uma fonte importante para a geração de biogás pelo alto teor de
matéria orgânica.
A produção de energia elétrica proveniente do biogás gerado diminui os custos
operacionais das estações de tratamento de esgoto (ETEs), já que essa energia é empregada no
próprio processo de tratamento do esgoto. Excedentes, em relação ao consumo próprio, de
energia elétrica gerada podem ser vendidos para a rede pública.
Esta prática ainda é pouco difundida nas ETEs do Brasil. A superação do enorme
déficit que o país tem na coleta e tratamento dos esgotos traz, em seu bojo, um potencial
significativo de geração de energia elétrica com o biogás que pode ser gerado com este
substrato. Novas políticas públicas de fomento ao biogás neste setor tem que assegurar que as
futuras ETEs contemplem este processo.
8.4 Recomendações para trabalhos futuros
Este trabalho realizou uma avaliação ampla e geral sobre a cadeia de valor do
aproveitamento energético do biogás que pode ser produzido a partir de vários tipos de
resíduos da biomassa no Brasil. As atuais políticas públicas de fomento a esta atividade no
Brasil e em outros países foram analisadas, com vistas à proposição de novas políticas para
alavancar o mercado do biogás no país, que ainda é incipiente.
Estudos futuros podem utilizar os resultados alcançados neste trabalho como ponto de
partida para análises mais detalhadas dos possíveis impactos destas políticas no potencial de
produção de biogás a partir de cada um dos substratos aqui descritos e os correspondentes
benefícios econômicos e ambientais. Modelos de simulação, ou de programação matemática,
como os apresentados no capítulo 4 desta dissertação, são ferramentas essenciais para a
realização destes estudos.
106
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112
ANEXOS
113
ANEXO A - Benefícios fiscais para geração de energia elétrica
a partir de biogás
Imposto de
Renda Pessoa
Jurídica (IRPJ)
Incentivo à
inovação
tecnológica
Base legal: Art. 17 e seguintes da Lei n° 11.196/05
Abrangência: Pessoas jurídicas com investimento em
inovação.
Benefício: (i) dedução de valor correspondente à soma dos
dispêndios realizados no período de apuração com pesquisa
tecnológica e desenvolvimento de inovação tecnológica
classificáveis como despesas operacionais; (ii) redução de
50% do IPI incidente sobre equipamentos, máquinas,
aparelhos e instrumentos destinados à pesquisa e ao
desenvolvimento tecnológico; (iii) depreciação integral, no
próprio ano da aquisição, de máquinas, equipamentos,
aparelhos e instrumentos, novos, destinados à utilização nas
atividades de pesquisa tecnológica e desenvolvimento de
inovação tecnológica; (iv) amortização acelerada no período
de apuração em que forem efetuados, dos dispêndios
relativos à aquisição de bens intangíveis, vinculados
exclusivamente às atividades de pesquisa tecnológica e
desenvolvimento de inovação tecnológica; (v) redução a zero
da alíquota do imposto de renda retido na fonte nas remessas
efetuadas para o exterior destinadas ao registro e manutenção
de marcas, patentes e cultivares.
Superintendência
do
Desenvolvimento
da Amazônia e
Superintendência
do
Desenvolvimento
do Nordeste
Base legal: Art. 1° da MP 2199-14/01
Abrangência: Projetos considerados prioritários para
desenvolvimento regional, situados na área de atuação da
Superintendência de Desenvolvimento do Nordeste
(SUDENE) e da Superintendência de Desenvolvimento da
Amazônia (SUDAM).
Benefício: Redução em 75% do IRPJ e do adicional
calculados com base no lucro da exploração, por dez anos.
Imposto de
Renda de Pessoa
Física (IRPF)
Investimento em
debêntures e
fundos de
infraestrutura
Base legal: Lei 12.431/11
Abrangência: Investimento em debêntures emitidas por SPE
ou de fundos de investimento em direitos creditórios,
relacionados a investimentos em infraestrutura e em Fundos
de Investimento em Participações em Infraestrutura – FIP-IE.
Benefício: (i) redução à zero da alíquota de imposto de renda
das pessoas físicas sobre os rendimentos decorrentes de
debêntures emitidas por SPE ou de fundos de investimento
em direitos creditórios, relacionados a investimentos em
infraestrutura; (ii) redução à zero da alíquota de imposto de
renda sobre o ganho de capital auferido por pessoa física na
alienação de quotas de FIP-IE.
Contribuição
para os
Programas de
Integração
Social e de
Programa
Prioritário de
Termeletricidade -
PPT
Base legal: Lei n° 10.312/01
Abrangência: Usinas integrantes do Programa Prioritário de
Termoeletricidade (PPT)
Benefício: Redução a zero das alíquotas de PIS/COFINS
114
Formação do
Patrimonio do
Servidor Publico
(PIS/PASEP) /
Contribuição
para o
Financiamento
da Seguridade
Social
(COFINS)
incidentes sobre a receita bruta decorrente da venda de gás
natural canalizado ou carvão mineral, destinados à produção
de energia elétrica pelas usinas integrantes do PPT.
Imposto sobre
Produtos
Industrializados
(IPI)
Regime Especial
de Incentivos para
o
Desenvolvimento
de Usinas
Nucleares
(Renuclear)
Base legal: Artigos 14 a 17 da Lei 12.431/11, regulamentada
pelo Decreto 7.832/2012
Abrangência: Pessoas jurídicas habilitadas pela RFB, que
tenham projeto aprovado para obras de infraestrutura no
setor de geração de energia elétrica de origem nuclear.
Benefício: (i) suspenção do IPI incidente na saída do
estabelecimento industrial ou equiparado, quando a aquisição
no mercado interno for efetuada por pessoa jurídica
beneficiária do Renuclear; (ii) suspensão do IPI incidente no
desembaraço aduaneiro, quando a importação for efetuada
por pessoa jurídica beneficiária do Renuclear; (iii) suspenção
do Imposto de Importação, quando os referidos bens ou
materiais de construção forem importados por pessoa
jurídica beneficiária do Renuclear. A suspensão dos impostos
é convertida em isenção após a utilização ou incorporação do
bem ou material de construção na obra de infraestrutura.
Demais Formas
de Possíveis
Benefícios
Regime Especial
de Tributação para
o Incentivo ao
Desenvolvimento
e à Produção de
Fontes
Alternativas de
Energia Elétrica
(REINFA)
Base legal: Projeto de Lei do Senado n° 311/09
Abrangência: Pessoa jurídica que exerça atividade de (i)
pesquisa, desenvolvimento e produção de equipamentos
utilizados na geração de energia eólica, solar e marítima,
bem como de novas tecnologias ou materiais de
armazenamento de energia; (ii) geração de energia elétrica
por PCHs ou por fonte eólica, solar, marítima e térmica; ou
(iii) produção de veículos tracionados por motor elétrico,
híbridos ou não.
Benefício: (i) Isenção de PIS e COFINS incidentes sobre a
receita da atividade beneficiada; (ii) isenção de PIS e
COFINS incidentes sobre a receita da venda, no mercado
interno, de bens utilizados nas atividades previstas, quando
adquiridos diretamente pela beneficiária do REINFA; (iii)
isenção de PIS-importação e COFINS-importação incidentes
sobre os bens, sem similar nacional, e serviços necessários às
atividades previstas, quando importados diretamente pela
beneficiária do REINFA; (iv) isenção do Imposto de
Importação devido sobre a importação de bens, sem similar
nacional, necessários às atividades previstas, quando
importados diretamente pela beneficiária do REINFA; (v)
isenção do IPI na importação de bens necessários às
atividades previstas, quando importados diretamente pela
beneficiária do REINFA, bem como os veículos tracionados
por motor elétrico, híbridos ou não.
115
ANEXO B - Beneficios condedidos em Convênio do Confaz
Base
Legal Abrangência Benefícios
Convênio
ICMS
101/97
Estados e Distrito
Federal
Isenção do ICMS nas operações com equipamentos para o
aproveitamento de energia solar e eólica especificados pelo
Convênio. Manutenção do crédito do imposto nas operações
beneficiadas.
O benefício somente se aplica às máquinas, aparelhos e
equipamentos industriais isentos ou tributados à alíquota zero do
IPI.
Convênio
ICMS n°
7/11
Estado do Rio
Grande do Sul –
usina termelétrica
especificada no
Convênio
- Isenção do ICMS nas importações do exterior de máquinas,
aparelhos, equipamentos, suas partes e peças e outros materiais,
constantes do Anexo Único, quando adquiridos para a construção
da usina.
- Isenção do ICMS relativo ao diferencial de alíquotas nas
aquisições interestaduais de máquinas, aparelhos, equipamentos,
suas partes e peças e outros materiais, constantes do Anexo Único,
adquiridos para a construção da usina.
- Redução da base de cálculo do ICMS nas operações internas com
os produtos e destinatários indicados nos incisos anteriores, de
forma que a carga tributária resulte em 12%.
Convênio
ICMS n°
40/11
Amapá e Ceará
Autoriza os Estados a conceder:
- Isenção do ICMS devido nas importações de máquinas,
aparelhos, equipamentos, suas peças e outros materiais, sem
similar produzido no País, quando adquiridos para a construção da
usina termelétrica no Estado.
- Isenção do ICMS relativo ao diferencial de alíquotas devido nas
aquisições interestaduais de máquinas, aparelhos, equipamentos,
suas partes e peças e outros materiais, adquiridos para construção
da usina termelétrica.
- Redução da base de cálculo do ICMS, de até 100% (cem por
cento), nas operações internas, com produtos destinados à
construção da usina termelétrica, nos termos e condições
estabelecidas na legislação.
Convênio
ICMS n°
42/12
Minas Gerais, Rio
Grande do Sul e do
Paraná – Centrais
Geradoras
Hidrelétricas –
CGHs ou Pequenas
Centrais
Hidrelétricas –
PCHs
Autoriza os Estados a conceder isenção de ICMS nas saídas
internas e relativamente ao diferencial de alíquotas das máquinas,
aparelhos e equipamentos industriais relacionados em Anexo
único. A isenção se estende à importação de mercadorias também
relacionadas no Anexo único, desde que não tenham similar
produzido no País.
Os benefícios somente se aplicam às máquinas, aparelhos e
equipamentos industriais: (i) Isentos ou tributados à alíquota zero
do Imposto sobre produtos Industrializados – IPI segundo a TIPI –
Tabela de Incidência do Imposto sobre produtos Industrializados;
(ii) Destinados a Centrais Geradoras Hidrelétricas – CGH’s ou a
Pequenas Centrais Hidrelétricas – PCH’s, definidas conforme
Resolução ANEEL n° 652/2003.
Convênio
ICMS n°
112/13
São Paulo e Mato
Grosso – biogás
Autoriza os Estados a conceder redução da base de cálculo de
ICMS nas saídas internas com biogás e gás metano, de forma que
a carga tributária resulte em 12% do valor da operação.
Convênio Amazonas, Bahia, Autoriza os Estados a conceder redução da base de cálculo do
116
ICMS
18/92
Mato Grosso do
Sul, Paraiba,
Paraná, Rio Grande
do Sul, Santa
Catarina e Sáo
Paulo
ICMS, de tal forma que a incidência do imposto resulte no
percentual de 12% nas saídas internas com gás natural.
Convênio
ICMS n°
58/02
São Paulo – usinas
especificadas no
Convênio
Autoriza o Estado a conceder isenção do ICMS relativo ao
diferencial de alíquotas e à importação, bem como a conceder
redução da base de cálculo nas operações internas, relativamente a
fornecimento de mercadorias a usinas produtoras de energia
elétrica. Limitado às usinas e aos bens especificados no Convênio.
Convênio
ICMS n°
19/02
São Paulo – usina
especificada no
Convênio
Autoriza o Estado a conceder isenção do ICMS relativo à
importação de máquinas, aparelhos, equipamentos, suas partes e
peças, sem similar produzido no país, para usina produtora de
energia elétrica. Limitado à usina e aos bens especificados no
Convênio.
Convênio
ICMS n°
64/02
Paraíba – usinaa
especificada no
Convênio
Autoriza o Estado a conceder redução da base de cálculo do
ICMS, em até 40%, nas operações com mercadorias e bens
destinados à construção, operação e manutenção das instalações de
transmissão de energia elétrica. O benefício será aplicado nas
operações de importação apenas quando o bem importado não
possuir similar nacional. Limitado à empresa e aos bens
especificados no Convênio.
Convênio
ICMS n°
7/04
Minas Gerais –
usina especificada
no Convênio
Autoriza o Estado a conceder isenção do ICMS relativo ao
diferencial de alíquotas e à importação e redução da base de
cálculo do ICMS nas operações internas com mercadorias e bens
destinados à aplicação no Programa de Governo ao Noroeste
Mineiro. Os benefícios serão aplicados nas operações de
importação apenas quando o bem importado não possuir similar
nacional. Limitado à empresa e aos bens especificados no
Convênio.
Convênio
ICMS n°
45/05
Goiás Autoriza o Estado a conceder redução de base de cálculo do ICMS
incidente nas operações internas com energia elétrica de modo que
a carga tributária seja equivalente à aplicação do percentual
mínimo de 26% sobre o valor das operações.
Convênio
ICMS n°
19/06
Goiás e Rio de
Janeiro
Autoriza os Estados a conceder isenção do ICMS correspondente
ao diferencial de alíquotas na operação de entrada de
equipamentos e componentes para o aproveitamento da energia
solar que específica. Limitado à empresa e aos bens especificados
no Convênio.