Glauco Diniz Duarte Viagens – porque a energia solar e eólica não são mais largamente utilizadas

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, pode ser considerado biomassa todo recurso renovável que provêm de matéria orgânica – de origem vegetal ou animal – tendo por objetivo principal a produção de energia.

A biomassa é uma forma indireta de aproveitamento da luz solar: ocorre a conversão da radiação solar em energia química por meio da fotossíntese, base dos processos biológicos de todos os seres vivos. É uma fonte de energia limpa e renovável que deve ser largamente explorada no Brasil. Pode ser classificação em biomassa de Base Seca e de Base Úmida.

Vantagens

Uma das principais vantagens da biomassa de Base Seca é que seu aproveitamento pode ser feito diretamente, por meio da combustão em fornos, caldeiras, etc. Para que seja aumentada a sua eficiência e sejam reduzidos os impactos socioambientais no processo de sua produção, estão sendo desenvolvidas e aperfeiçoadas tecnologias de conversão mais eficazes como a gaseificação e a pirólise.

Também a co-geração em sistemas que utilizam a biomassa de Base Úmida como fonte energética vem sendo bastante utilizada na geração de eletricidade, principalmente em sistemas de co-geração e no fornecimento de energia elétrica para demandas isoladas da rede elétrica.

Uma outra importante vantagem é que o aumento na sua utilização pode estar associado à redução no consumo de combustíveis fósseis, como o petróleo e seus derivados, que não são matérias-primas renováveis.

O Brasil, por possuir condições naturais e geográficas favoráveis à produção de biomassa de Base Seca podendo assumir posição de destaque no cenário mundial na produção e no uso como recurso energético. Por sua situação geográfica, o país recebe intensa radiação solar ao longo do ano – o que é a fonte de energia fundamental para a produção de biomassa, quer seja para alimentação ou para fins agroindustriais. Outro aspecto importante é que possuímos grande quantidade de terra agricultável, com boas características de solo e condições climáticas favoráveis. No entanto, é necessária a conjugação de esforços no sentido de que esta produção ou o seu incremento seja feito de maneira sustentável, tanto do ponto de vista ambiental quanto social.

No estado de Santa Catarina, ocorre a produção de expressivos volumes de biomassas residuais de Base Úmida da atividade pecuária, da indústria de alimentos, de orgânicos urbanos e dos lodos de estações de tratamento de esgoto, que têm grande potencial para a produção de energias renováveis e biofertilizantes, quando processadas por biodigestão anaeróbia. Igualmente, a captura dessas biomassas contribui para a qualidade ambiental e para a saúde humana, permite a criação e a expansão de novos mercados econômicos e, consequentemente, a geração de emprego e renda. Para o desenvolvimento do setor, faz-se necessário a criação e a implantação de mecanismos de políticas públicas que favoreçam a produção de biogás em escala comercial, o desenvolvimento desse setor econômico e o conhecimento científico. O processo de biodigestão reduz a carga orgânica da matéria prima, entretanto, não reduz a carga de minerais do efluente biodigerido, rico em nitrogênio, fósforo e potássio, componentes nobres para a fertilização do solo. Portanto, o controle sobre o destino desses efluentes biodigeridos é economicamente e ambientalmente importante. Se transformado em biofertilizante, permite a geração de renda e reduz eventuais danos ambientais.

Rotas possíveis para conversão de biomassa em energia

Existem diversas rotas para a biomassa energética, com extensa variedade de fontes – que vão desde os resíduos agrícolas, industriais e urbanos até as culturas plantadas exclusivamente para a obtenção de biomassa. As tecnologias para os processos de conversão são as mais diversas e incluem desde a simples combustão ou queima para a obtenção da energia térmica, até processos físicos-químicos e bioquímicos complexos para a obtenção de combustíveis líquidos e gasosos.

Principais fontes de biomassa

Biomassa de cultivos agrícolas

Entre as biomassas de cultivos agrícolas, o bagaço e a palha de cana são consideradas algumas das mais importantes no contexto da agricultura brasileira, sendo aproveitadas em caldeiras para gerar energia nas usinas, além do excedente energético ter a possibilidade de ser acrescido ao sistema elétrico. Além dos resíduos provenientes da cultura da cana-de-açúcar, a grande maioria das culturas brasileiras gera biomassa que podem ser utilizadas para a geração de energia. No entanto, grande parte é queimada ou retorna ao solo através da incorporação dos restos de cultura. Podemos citar outros resíduos tais como: a casca de arroz, cascas de castanhas, coco da Bahia, coco de babaçu e dendê, cascas de laranjas, etc.

Biomassa de origem vegetal

Parte da demanda energética brasileira ainda é atendida pela queima de madeira. De acordo com o LPF/Ibama, os cerca de 50 milhões de metros cúbicos de madeira em tora extraídos por ano na região amazônica produzem apenas 20 milhões de metros cúbicos de madeira serrada. Do total, aproximadamente 60% é desperdiçado nas serrarias durante o processamento primário. Em geral, mais 20% são desperdiçados no processamento secundário, gerando um imenso volume de resíduos.

No Brasil, existe ainda muito resíduo proveniente da atividade florestal sendo desperdiçado, podendo, se bem utilizado, significar um acréscimo na geração de energia principalmente para comunidades que não são beneficiadas pelo sistema elétrico nacional.

Biomassa contida nos Resíduos Sólidos Urbanos

Para fazer um diagnóstico do manejo de resíduos sólidos urbanos (RSU) no Brasil, o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) de 2005 considerou uma amostragem que envolveu todos os municípios brasileiros acima de 3 milhões de habitantes – mas apenas 2% daqueles abaixo de 30.000 habitantes – em que a presença de lixões é predominante.

Segundo o estudo “Gestão de Resíduos no Brasil: uma visão geral”, publicado pela Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais (Abrelpe) em 2007, a quantidade de RSU coletado no Brasil foi de 164.774 ton/dia, contra um total de 173.524 ton/dia gerados – o que indica uma boa eficiência global de coleta. Contudo, a destinação muitas vezes é inadequada, em especial nos municípios menores, onde predominam os lixões.

Os lixões são depósitos a céu aberto onde não há controle de chorume, poluente de elevada DBO. Perde-se ainda o gás metano gerado na fermentação, de elevado potencial de aquecimento global. Nesses depósitos, há ainda problemas decorrentes da presença de animais como ratos – que representam perigos à saúde – e urubus – que constituem risco às aeronaves, quando os depósitos se localizam próximos a aeroportos.

Existem iniciativas bem-sucedidas na reciclagem de materiais como latas de alumínio e vidros, mas a destinação da matéria orgânica permanece, em geral, uma questão mal equacionada. Os RSU no Brasil são ricos em matéria orgânica – cerca de 50% a 60% – o que ofereceria oportunidades importantes na geração de energia e na compostagem, em vez da solução geralmente aceita, que é a disposição em aterros sanitários. Em países desenvolvidos, as diretrizes são opostas, pois o Landfill Directive da União Européia (UE) já recomendava a redução drástica do envio de materiais biodegradáveis para aterros sanitários até o ano de 2006, com o objetivo de erradicar totalmente o aterramento desses materiais. Na UE, a potência instalada a partir de RSU em 2000 era de 8.800 MW (8.8 GW).

O uso para outros fins de áreas antes utilizadas como aterros sanitários é problemático – pois as emissões de metano podem perdurar até por cem anos, criando problemas de segurança (explosões, etc).

Se considerado o valor mais conservativo, teríamos 82 mil ton/dia de matéria orgânica no RSU. Se considerada a possibilidade de fermentação anaeróbia, tem-se a geração de 350 a 500 m3 de gás metano/ton, o que complementaria a demanda brasileira por gás combustível, do qual a principal fonte é o gás natural, com inconveniente dependência de fornecedores externos, além de se tratar de um recurso não-renovável.

Outra possibilidade é a incineração direta do resíduo, que gera um mínimo de 0,4 MW/ton. Se consideradas as 82 mil ton/dia, obter-se-ia uma potência de 1,36 GW. Desse modo, a incineração é um processo mais eficiente do que a geração por fermentação anaeróbia, mas apresenta o desafio de remoção de poluentes orgânicos persistentes (POP), objeto da Convenção de Estocolmo. Essa remoção é tecnicamente viável com a adoção de sistemas de tratamento de gases eficientes, com a possibilidade de conversão catalítica de poluentes.

Biomassa do esgotamento sanitário

Segundo estudo do IBGE publicado em 2000, no ano de 1989 apenas 47,3% dos municípios brasileiros dispunham de esgotamento sanitário. Até 2011, onze anos mais tarde, a situação não melhorou muito: 52,2% dispondo desses serviços. Em geral, quanto maior a população do município, maior a proporção de domicílios atendidos. As diferenças regionais são marcantes: apenas 7,1% dos municípios da região Sudeste não dispõem desse serviço, diante de 92,9% dos municípios da região Norte.

Se a cobertura do serviço é reduzida e o tratamento pouco abrangente, a situação se agrava quanto à destinação final. Dos municípios que dispõem de esgotamento, um terço trata esse efluente, ao passo que a maioria (dois-terços) despeja o material in natura no meio ambiente – geralmente em rios -provocando impactos ambientais negativos já bem conhecidos.

Ainda segundo o IBGE, o volume total de esgotos no Brasil atinge 14,5 milhões de m3/dia, o que resulta em 5,2 bilhões de m3/ano. Se essas informações forem cruzadas com dados qualitativos de Pereira Lima e Oliveira (fonte???), o teor médio de sólidos no esgotamento sanitário é 0,1%, dos quais 70% são de matéria orgânica (m.o.). Se considerada uma densidade de 0,8, o resultado é um total de 2,9 milhões ton m.o./ano.

Da mesma forma que é possível realizar a digestão anaeróbia do efluente de esgoto, além de priorizar a universalização do serviço, pode-se gerar biogás a partir da fermentação anaeróbia, produzindo metano para geração de energia elétrica ou uso veicular. Pode-se dar destinação diferenciada ou não ao lodo e ao efluente aquoso.

Biogás

Definição

O biogás é um composto gasoso com um considerável valor energético que ocorre através da decomposição de material orgânico em condições anaeróbias, ou seja, sem a presença de oxigênio. Deste processo é produzida uma mistura gasosa formada essencialmente por metano e gás carbônico, também na natureza e em diversos lugares, tais como, locais pantanosos, aterros sanitários, estações de tratamento de efluentes e esterqueiras. A composição do biogás apresenta ainda quantidades de enxofre, hidrogênio, amônia e vapor d’água que podem variar significativamente conforme a origem do substrato e processo de fermentação.

Potencial

O estado de Santa Catarina apresenta um grande potencial com relação à geração de biogás principalmente por ter uma renomada tradição no setor pecuário o qual responde por 34% das exportações do estado. A excelência neste segmento chama a atenção não somente com relação às qualidades dos rebanhos, como também aos números de animais. De acordo com estudos realizados pela FIESC em 2012 o estado ocupava o primeiro e terceiro lugares respectivamente quanto à produção de carnes suínas e de aves. Na época o rebanho efetivo de suínos era de 7.480.183 animais, enquanto que a soma de galos, frangos e pintos atingia 149.112.032 aves, ultrapassando o número de habitantes do estado em 24,5 vezes. Diante deste cenário a Companhia de Gás de Santa Catarina – SCGÁS solicitou que em 2008 fossem mapeados os locais de geração de biogás em todas as regiões catarinenses. Sendo assim, em um projeto executado pela Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC através do departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental realizou-se o primeiro Inventário do Potencial Metanogênico efetuado no estado. Foi verificado naquele período que havia um potencial de aproximadamente 3.000.000 m³/dia de metano provenientes de quatro fontes principais de dejetos orgânicos, dentre os quais: Dejetos de criação de animais; Resíduos sólidos urbanos; Esgotos sanitários e Efluentes industriais. A Figura 1 apresenta as fontes dos resíduos e os respectivos potenciais de metano.

Através dos dados levantados pelo estudo foi gerado um mapa de produção metanogênica a partir do biogás conforme a Figura 2 pode demonstrar. As áreas mais escuras do mapa destacam a região oeste do estado as quais apontam um potencial acima de 60.000 m³/dia de produção metanogênica. Este valor poderia abastecer cerca de 20.000 veículos por dia ou suprir a demanda térmica de dez indústrias têxteis ou mesmo uma cerâmica de médio porte. O departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFSC estima que hoje o potencial esteja na ordem de 4.000.000 m³/dia.

GNC (Gás Natural Comprimido) e Biometano

Mercado Atendido

Atualmente a SCGÁS está presente em todas as regiões de Santa Catarina e comercializa cerca de 1.900.000 m³/dia de gás natural. Para isto utiliza de seus mais de 1.100 km de rede os quais estão localizados predominantemente no litoral do estado onde se encontra a maior parte do parque industrial catarinense. Em locais não atendidos por gasodutos o gás natural é disponibilizado por modal GNC (Gás Natural Comprimido) e transportado via carretas até postos de combustíveis. A construção de redes de gás em direção ao Alto Vale do Itajaí e Serra Catarinense iniciou-se em 2010 e irá passar por dezesseis municípios. A Figura 3 apresenta a disposição da rede de gás natural e assinala os principais locais com geração potencial de metano  em amarelo. Os municípios destacados representam as cidades atendidas pelo gás natural.

Localização das redes de gás natural e potencial de produção de biogás

 Através da imagem acima percebe-se que as regiões da Serra, Planalto Norte, Extremo Sul, Meio Oeste e Oeste são atendidas atualmente pelo modal GNC, pois as construções de redes para estas regiões caracterizam-se por sua complexidade em terem que cruzar longas distâncias, possuírem longos prazos de execução e serem onerosas.

Oportunidades

Diante do potencial de biogás presente no estado há uma considerável possibilidade de expansão de rede de gás natural. O biogás, após ser purificado é usualmente chamado de biometano e pode ser elevado à categoria de gás natural. A Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis – ANP regulamentou através da Resolução N.ᵒ 8 de 30 de Janeiro de 2015 que o biogás oriundo de fontes agrossilvopastoris e comerciais purificado à 96,5% de metano possa ser utilizado com as mesmas finalidades do gás natural. Frente a este cenário o biometano poderia ser distribuído em redes dedicadas, por modal GNC em projetos estruturantes ou mesmo ser adicionado ao gás natural importado da Bolívia comercializado pela SCGÁS. Por outro lado, seguindo o viés ambiental, a maior parte do potencial de biogás gerado no estado é lançada livremente na atmosfera. Consequentemente, o gás metano que está presente no biogás e é 25 vezes mais poluidor que o gás carbônico com relação à produção do efeito estufa, também é emitido. Além da poluição atmosférica, os dejetos não tratados de animais podem alcançar corpos hídricos e lençóis freáticos e comprometer toda a bacia hidrográfica de uma região. Com o aproveitamento energético do biogás o gás metano seria convertido a gás carbônico, contribuindo com as reduções dos impactos no meio ambiente. Por ser renovável o biogás poderia ainda contribuir com os apelos ecológicos de indústrias que desejassem  consumir um energético com grande valor ambiental. Empresas interessadas em consumir um gás renovável poderiam repassar este atributo aos seus produtos, ganhando mais competitividade. A utilização de energias renováveis nas indústrias de Santa Catarina poderia levar ainda a criação de um “Selo Verde”, resultando em uma maior diferenciação frente ao mercado.

Projeto Biogás para SC – Etapas Concluídas

Através dos projetos realizados em parcerias com outras entidades a SCGÁS mapeou o potencial de metano no Estado, desenvolveu projetos de autossuficiência em energia elétrica em uma granja de suínos em Videira, visitou usinas de biometano na Europa, assinou memorandos de cooperação técnica-científica com entidades de pesquisa e auxiliou na estruturação do primeiro laboratório de análises de substratos e de biogás instalado na unidade da Embrapa em Concórdia dentre outras atividades. Quanto às medidas regulatórias e fiscais a SCGÁS participou de reuniões públicas com a ANP sobre especificação do biometano e conseguiu, junto à Secretaria de Estado da Fazenda – SEFAZ, a redução da base de cálculo de ICMS de 17% para 12%. A Figura 4 apresenta a linha do tempo com relação aos principais acontecimentos envolvendo o biogás.

Modelo de distribuição e oferta do biometano:

O modal de distribuição do biometano será definido de acordo com as características de cada projeto. O fator distância entre a planta de biogás e o  mercado consumidor e rede de gás existente ou a ser construída será determinante na viabilidade do negócio. Como alternativas a estas  possibilidades o biometano poderá ser transportado por carretas via modal GNC, distribuído em redes dedicadas ou injetado em redes pré-existentes conforme a Figura 5 demonstra. A SCGÁS definirá em 2015 o posicionamento do biometano quanto ao modelo  de ofertar o produto, disponibilizando-o com a mesma tarifa do gás natural convencional e diluindo seus custos de aquisição e transporte, sejam eles relativos tanto ao modal de rede de gás ou GNC (via carretas), no mix de custo de suprimentos junto ao gás natural. Até o primeiro semestre de 2016 a SCGÁS pretende lançar o edital de compra de biometano em Santa Catarina.

Tropicalização de Tecnologias:

As tecnologias existentes para a produção e purificação do biogás são há muito tempo dominadas na Europa e EUA. No entanto, necessitam ser adaptadas às condições nacionais, como por exemplo, quanto à oferta de equipamentos já disponibilizados no país e quanto à busca de padrões construtivos que possam aproveitar os recursos naturais de uma região. Além disso, o apoio à pesquisa e desenvolvimento tecnológico torna-se fundamental no aperfeiçoamento das tecnologias e processos utilizados.

Políticas de incentivos fiscais:

O biogás, como a maioria das energias renováveis em desenvolvimento, necessita de apoios fiscais para ganhar escala e ser replicada em várias regiões, podendo assim ser disseminada na matriz energética.  A SCGÁS propõe que medidas de ordem tributárias sejam desenvolvidas e aplicadas em toda a cadeia do biogás, principalmente com relação à aquisição e desenvolvimento de equipamentos. Tais incentivos seriam de extrema  importância para o aproveitamento do potencial energético presente no estado  como também fortaleceria o crescimento das indústrias de Santa Catarina.

Aspectos Regulatórios:

A utilização do biogás purificado, ou seja, o biometano como energético especificado foi recentemente aprovada pela ANP e está limitada ao biogás proveniente de fontes agrossilvopastoris e comerciais. A utilização do biogás proveniente de aterros sanitários possui restrições quanto ao seu emprego em função de compostos contendo sílica, os chamados siloxanos.  No entanto, este assunto poderia ser melhor avaliado tendo em vista seu enorme potencial de fornecimento. Em termos locais o biometano necessita do apoio da agência reguladora estadual para a devida regulamentação.