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Novas Perspectivas dos
       Biocombustíveis no País
                       Suani Coelho
Colaboradores: Cristiane Cortez; Renata Grisoli; Vanessa Pecora

                       CENBIO/IEE/USP
            Rio de Janeiro, 25 de outubro de 2012
1. BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS – Biocombustiveis para
Aviação - Tecnologias de segunda geração
2. GERAÇÃO DE ELETRICIDADE
- cogeração no setor sucroalcooleiro
- aproveitamento de resíduos urbanos e rurais
XIV CBE - Palestra 4 -  Suani Coelho - 25 outubro 2012
http://www.nipeunicamp.org.br/sabb/index.php?
option=com_content&view=frontpage&Itemid=1
Tecnologia de Segunda Geração para
   produção de biocombustíveis


 Primeira geração – biocombustíveis a partir
 de açúcares ou óleos, facilmente extraídos
        pela tecnologia convencional.

 Segunda geração – biocombustíveis feitos a
partir de biomassa lignocelulósica (culturas ou
                 resíduos).
Produção mundial de etanol
     (1ª e 2ª geração)
Mandatos de mistura

• Renewable Fuels Standard (RFS) – EUA: mistura obrigatória de etanol celulósico
  a partir de 2010
  - 60,6 bilhões de litros por ano, em 2022




                                                       Fonte: U.S. Renewable Fuels Standard
Política européia


• Diretiva 2009/28/EC - Parlamento Europeu, 2009
• 20% de energias renováveis no consumo total de energia
• 10% de energia renovável no setor de transporte até 2020

• Não há uma quota específica para o uso de biocombustíveis
  de segunda geração renováveis - padrões de sustentabilidade
  exigidos e maior potencial de mitigação dos GEE
Tecnologias de segunda
       geração

• Rota termoquímica
- Gás de síntese, síntese catalítica ou
  fermentação

• Rota bioquímica
- Pré-tratamento, hidrólise, fermentação
Rota Termoquímica

• Conversão BTL (biomass-to-liquids)

• Gaseificação: Biomassa com umidade reduzida
  submetidas a um tratamento térmico severo na
  presença de uma quantidade controlada de ar
  (ou apenas oxigênio)

• Gás de síntese: CO+ H2
• Processo Fischer-Tropsch (FT)
Unidades - FT

(1) A CHOREN, em Freiberg, Alemanha - fechou
    em fevereiro/2012 por problemas financeiros
    (o processo de gaseificação: Carbo-V). Foi
    adquirida pela gigante Linde mas ficará
    fechada por alguns anos.


(2) O projeto Chrisgas da planta de Värnamo, na
    Suécia – operações finalizadas em 2010.
    Segundo eles pela falta de incentivos
    monetários por parte do governo.

Problemas na gaseificação de biomassa em
   grande escala – limpeza do gás –
   alimentação do gás
Rota Bioquímica

Pré- Tratamento
–   Processo Físico
–   Processo Químico
–   Processo Biológico
–   Processo Combinado


Hidrólise
– Ácida (diluída ou concentrada)
– Enzimática


Fermentação
Rota Bioquímica

• Desafios:

  • Forte ligações lignocelulósicas – pré-tratamento


  • Celulose não é hidrolisada por enzimas convencionais –
    requer aplicação de enzimas específicas


  • Novos microorganismos para fermentar os açúcares
    (xiloses) das hemiceluloses
Matéria-prima lignocelulósica

• Culturas energéticas
- Acúmulo biomassa, perenes, rotação,
  alto rendimento




• Residuos
Projeto CENBIO

Potential   for   Sustainable
Production of 2nd-Generation
Biofuels
 Levantar informações brasileiras
 sobre os biocombustíveis de
 primeira     geração,   além     da
 disponibilidade de matérias-primas
 para produção de biocombustíveis
 de segunda geração, a fim de
 subsidiar o relatório publicado em
 2010, que trata da situação dos
 principais países emergentes e em
 desenvolvimento.

                                www.iea.org/papers/2010/second_generation_biofuels.pdf
Projeto CENBIO

Potential for Sustainable Production of 2nd-
Generation Biofuels
Disponibilidade de biomassa no Brasil


 •Cana-de-açúcar (bagaço, palha e pontas)
 •Resíduos agrícolas (de soja, milho, arroz,
 amendoim e coco)
 •Resíduos de madeira
 Maior utilização: deixados no campo ou para
 cogeração




                                               IEA, 2010
Projeto CENBIO
Levantamento georreferenciado de resíduos
da cana-de-açúcar em potencial no país,
visando à sua utilização para produção de
álcool combustível através da tecnologia de
hidrólise enzimática


  • Levantar o potencial de biomassa
    residual da cultura de cana-de-
    açúcar (considerando apenas
    resíduos de palhas/pontas e
    bagaço da cana-de-açúcar)

  • Elaborar mapas
    georreferenciados do potencial
    de resíduos (safra 2007/2008)
Custos de produção do etanol
            celulósico


• Custo matéria-prima
- 45% a 65% do custo de produção


• Custo capital
- Escala comercial

• Custo de operação e manutenção
- Pré-tratamento e hidrólise
Projeções de custos etanol
        celulósico




                             (IEA, 2008)
Desafios da segunda geração


•Matéria-prima (transporte)

•Tecnologia (enzimas)

•Custo de produção elevado
Iniciativas etanol lignocelulósico no
              Brasil

Início                           Iniciativa                          Financiador/ Responsável
                                                                       Fundação de Tecnologia
1981                      Iniciativa com eucalipto
                                                                     industrial (FTI) - Lorena/SP
           Patenteamento: Dedini Hidrólise Rápida (DHR)/ planta
1987                           demonstração                           Dedini - Piracicaba/SP
             REDE BIOETANOL - Produção de Etanol via Hidrólise        Ministério de Ciência e
2006             Enzimática da Biomassa da Cana-de Açúcar                   Tecnologia
2004         Unidade experimental/ planta semi industrial (2010)       CENPES/ Petrobras
2008        Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN)                FAPESP
            Projeto CANEBIOFUEL ( Seventh Research Framework
                                                                      Novozymes, CTC e UFPR
2009          Programme of the European Commission – FP7)
         Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol    Ministério de Ciência e
2009                              (CTBE)                                    Tecnologia
Plantas com tecnologias de 2ª
          geração

IEA Bioenergy TASK 39: Status of 2nd generation biofuels demonstration
   facilities:

          http://biofuels.abc-energy.at/demoplants/projects/mapindex
             http://www.biofuels-platform.ch/en/search/engine.php



• Plantas piloto: 18 em operação
• Plantas em demonstração: 7 em operação
• Plantas comerciais: 1 em operação
1. BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS – BIOCOMBUSTIVEIS
PARA AVIAÇÃO - TECNOLOGIAS DE SEGUNDA GERAÇÃO
2. GERAÇÃO DE ELETRICIDADE
       - COGERAÇÃO NO SETOR SUCRO-ALCOOLEIRO
       - APROVEITAMENTO DE RESIDUOS URBANOS E
RURAIS
Tecnologias eficientes para geração de
eletricidade a partir de biomassa (1/2)

  • Tecnologias comercialmente disponíveis:
    – Ciclos a vapor de grande escala – setores de cana-
      de-açúcar, papel/celulose e madeira
       • Caldeiras a biomassa de alta pressão
       • Caldeiras de leito fluidizado
       • Turbinas a vapor de contrapressão
       • Turbinas a vapor de condensação de extração
    – Turbinas a vapor de pequena escala – pequenas
      comunidades (200 kW-1 MW)
Cogeração de grande porte –
setor sucro alcooleiro - São
Paulo




Fonte: CENBIO (Usina Santa Adélia
São Paulo – Brasil)
Cogeração com biomassa na
          Africa
     Cogen for Africa
90 years
of sugar
from
     KAKIRA



   LUGAZI
Power for the National Grid.
20 MW new power house - burning bagasse -
          new 50 t/hr boilers.
Kakira Sugar Industries
Micro-turbinas a vapor (<1,5 MW)
Projeto Enermad – CENBIO – 200 kW




    Município de Breves – Ilha de Marajó – Pará/Brasil
Tecnologias eficientes para geração de
       eletricidade a partir de
           biomassa (2/2)

• Tecnologias em desenvolvimento/plantas piloto

  – Gaseificadores de biomassa em grande escala/sistemas de turbina a
    gás
      • Dificuldades com alimentação de biomassa e
      • Sistema de limpeza de gás para turbinas a gás
      • Todas as usinas existentes fechadas
  – Gaseificadores/motores de biomassa em pequena escala
      • Em desenvolvimento
      • Necessidade de maior P&D
      • Algumas plantas piloto em comunidades isoladas – não completamente
        comercializados
  – Óleos vegetais in natura em motores adaptados – precisa de P&D
Sistemas de biomassa em pequena escala – Projeto Conjunto Brasil-Índia –
gaseificador de biomassa para fornecimento energético em vilas remotas –
                           cascas de cupuaçu


                                   • 700 pessoas - 180 residências;
                                   • Área plantada com cupuaçu:
                                   100 ha;
                                   • Energia para atividades
                                   econômicas
                                        • Antes da usina de
                                        gaseificação – Frutos de
                                        cupuaçu vendidos in
                                        natura (pouco valor
                                        agregado)
                                        • Após a usina de
                                        gaseificação– produção de
                                        polpa congelada de
                                        cupuaçu (maior valor
                                        agregado)

               Vila amazônica -         • Gaseificador de
                                        biomassa instalado no
               Aquidabam                IPT/USP para adaptação e
                                        testes
1. BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS – TECNOLOGIAS DE
SEGUNDA GERAÇÃO
2. GERAÇÃO DE ELETRICIDADE
       - COGERAÇÃO NO SETOR SUCRO-ALCOOLEIRO
       - APROVEITAMENTO DE RESIDUOS URBANOS E
RURAIS
PNRS – Politica Nacional de Residuos
               Solidos


                                       X
        reutilização
        reciclagem
        compostagem
        recuperação
        aproveitamento energético
“Baixada Santista”- “Litoral Norte”




  EMAE, 2010
Tratamento dos RSU na Europa em 2008




   Fonte: Kohler, 2010
BIOGÁS




                                      Biogás a partir de Tratamento de Esgoto


      Biogás a partir de Aterros
              Sanitários




 Biogás a partir de Resíduos Rurais
Aterro Sanitário
       Tecnologias de Conversão de biogas




                                                          ) ona/
                                                              3
Estrutura do sistema de captação de biogás




                                                          m onat e med oãz a V
                                                          (




             Flare                           Motor ciclo Otto                    Microturbina
Geração de Energia em Aterro Sanitário – São Paulo

        ATERRO BANDEIRANTES

        Potência instalada: 20 MW

    Aterro encerrado em maio de 2007                 ATERRO SÃO JOÃO

   Previsão de geração de biogás: + 25            Potência instalada: 22 MW
 anos após o encerramento das atividades
                                             Aterro encerrado em outubro de 2007

                                           Previsão de geração de biogás: + 15 anos
                                             após o encerramento das atividades
Tecnologias de pequena escala para
             Conversão de Biogás
Tecnologias avançadas: Microturbina a Biogás –
Biogás de Tratamento de Esgoto na Estação de
Tratamento de Esgoto da SABESP, São Paulo        Eletricidade a partir de Biogás – Esgoto do
                                                      Conjunto Residencial da USP - SP
       Microturbina a Gás




                                                              Biodigestor modelo RAFA:
                                                              Reator Anaeróbio de Fluxo
                                                              Ascendente




              Motor Ciclo Otto
                                                           Motor e sistema de controle
Biogás a partir de Tratamento de Esgoto
   PEQUENA ESCALA – TECNOLOGIA
             ADAPTADA
 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO
      OURO VERDE DA SANEPAR
  FOZ DO IGUAÇU – PARANÁ / BRASIL                               GRANDE ESCALA – TECNOLOGIA AVANÇADA
                                                                 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO DA
                                                                               COPASA
                                                                         MINAS GERAIS / BRASIL




                                                                                Potência instalada: 2,4 MW
                                                                 Tecnologia de conversão energética : microturbina a biogás
                                                                      Energia térmica: aquecimento de biodigestores
                  Potência instalada: 30 kW
Tecnologia de conversão energética: motor ciclo Otto adaptado
Tratamento de Dejetos Animais
  Granja Colombari – Foz do
  Iguaçu – Paraná / Brasil

  30 kW instalados – Contrato
  com a COPEL




                                Metodologia para estimar a redução
                                 de GEE a partir de biodigestão de
                                        resíduos animais



Fotos:
CENBIO, 2011
Tecnologia Aplicada à Utilização
           Veicular
Sistema de purificação do biogás: retirada de
umidade, H2S e CO2

Retirada de CO2 até que a porcentagem de
metano fique próxima à do gás natural

Porcentagem mínima de metano no gás natural
para uso veicular deve ser de 86% e máxima de
CO2 de 5%

Processo químico: absorção de CO2 em água

Pressões elevadas nas colunas de absorção (600 a
1200 kPa)

Saída do sistema: ~ 95% de metano e de 1 a 3%
de CO2
Tecnologia Aplicada à
          Utilização Veicular

                    Vantagens                                            Desvantagens

- Utilização do biogás para alimentar a frota do      - Não há tecnologias nacionais comprovadamente
aterro, reduzindo os gastos com outros                eficientes para esta finalidade e com custo
combustíveis                                          competitivo em relação aos combustíveis
                                                      convencionais
- Substituição de combustíveis fósseis (diesel, por
exemplo) por combustível renovável e de baixo         - Baixa escala de produção e elevados custos de
impacto ambiental, pois reduz as emissões de          implantação
particulados, NOx, entre outros.
                                                      - Incerteza quanto à eficiência deste alternativa

                                                      - Existem equipamentos importados que garantam
                                                      eficiência elevada, mas os mesmos nunca foram
                                                      testados no Brasil e necessitam de adaptações
                                                      para as características do biogás nacional
BIOGÁS A PARTIR DE
   ATERROS/ESGOTO/MEIO RURAL
• Grande escala – aterros vendendo
  eletricidade para a rede
• Tecnologia
  – Motores: bem conhecidos
  – Turbinas a gás para biogás: poucos fabricantes
• Sistemas de conversão de biogás não
  fabricados no Brasil
• Sistema de limpeza de biogás para alimentar o
  motor – a ser aperfeiçoado
                                                     50
BIOGÁS A PARTIR DE
    ATERROS/ESGOTO/MEIO RURAL
                       Gargalos
• Tecnologia – motores não fabricados no Brasil
  (apenas motores adaptados)
• Turbinas a gás – importadas – poucos exemplos no
  lugar
• Limpeza de gás – a ser aperfeiçoada
• Conservadorismo – stakeholders (rural)

               2012 – Agência Nacional de
                Energia Elétrica - ANEEL -
               Incentivos para utilidades –          51
               Projetos de P&D em biogás
Tratamento Mecânico Biológico
Forma integrada de tratar RSU que pode englobar, entre outros
processos, a triagem, separação, trituração, secagem, digestão
anaeróbia, compostagem e aproveitamento energético.

Os resíduos inorgânicos recicláveis ou reutilizáveis (papéis, vidros,
materiais ferrosos, alumínio, etc.) são comercializados; a fração
orgânica passível de decomposição é submetida à compostagem ou
digestão anaeróbia e os rejeitos encaminhados para aterros
sanitários.
Biodigestão - Vantagens




•   Produção de composto e de elevada quantidade de metano (potencial de
    geração de energia térmica ou elétrica).

•   Possibilidade da coleta de todo o biogás gerado (em aterros, o índice de
    recuperação é de 60 a 70%).

•   Reduzida taxa de geração de lodo.

•   Retirada da fração orgânica dos RSU causadora dos odores desagradáveis e de
    lixiviados de alta carga orgânica nos aterros sanitários.

•   Minimização da emissão de GEE.
Biodigestão

   Desvantagens
•   Aplicável apenas a resíduos orgânicos (requer separação prévia).
•   Necessidade da trituração prévia da fração orgânica dos RSU.
•   A eficiência do processo é afetada pela variação da alimentação (quer seja RSU ou RSU
    / lodo): composição, procedência, sazonalidade, gravimetria, umidade.
•   Possibilidade de ocorrer obstruções nas tubulações.
•   Aplicável a tratamento de lodos de ETEs, mas o produto final (composto orgânico) fica
    com aplicação reduzida (RESOLUÇÃO CONAMA nº 375, de 29 de agosto de 2006).


   Dificuldades
•   Ainda não utilizada no Brasil, apresenta altos custos para a implementação.
•   Preconceito da sociedade em relação à qualidade do composto proveniente de RSU.
•   Dificuldade na comercialização do composto gerado (mercado x qualidade e disposições
    legais).
Gaseificação
Combustão parcial de um sólido com ar (oxigênio) em quantidade inferior ao que
seria necessário para queima completa do combustível.

Processo associado à conversão de combustíveis sólidos em gasosos de média ou
baixa capacidade calorífica (reações termoquímicas endotérmicas, com vapor e ar
ou oxigênio (custo elevado), em quantidades inferiores à estequiométrica).

Principais componentes da mistura de gás formada pelo processo de resíduos
sólidos: CO, CO2, H2

Equipamentos de conversão energética:
-grupos moto-geradors (baixas potências até cerca de 600 - 1000 kW)
-em turbinas a gás (acima de 1 MW) ou ainda queimado conjuntamente a outros
combustíveis em caldeiras.

Dificuldades – limpeza dos gases principalmente para turbinas a gás – NÃO HÁ
PLANTAS EM OPERAÇÃO DE GRANDE PORTE (TODAS DESATIVADAS)
Sistema de pequeno porte em operação
Gaseificação de biomassa no Brasil –
                    CENBIO/USP
                                   Projeto GASEIFAMAZ


Importação de sistema de gaseificação
de 20 kW - Indian Institute of Science
(IISc);
 Testes no IPT: O&M, limpeza de
gases, adaptações à realidade
amazônica;
 Transferência do sistema para          Sistema de
                                         gaseificação em
comunidade Vila de Aquidabam,            funcionamento na
Manacapuru – AM                          comunidade




         Projeto GASEIBRAS
  Construção do gaseificador – IPT/SP
                                                            Sistema de
                                                            gaseificação instalado
                                                            no IPT
Sistemas de gaseificação
       para RSU

                          Grande porte – 12
                          MW - França




        Pequeno porte –
        40-80 kW - EUA
Incineração
Incineração - Vantagens

•   Tecnologias seguras e confiáveis, comercialmente
    disponíveis (fora BR).
•   Instalação da URE próxima aos pontos de geração
    (incluindo áreas urbanizadas), com redução dos
    custos e emissão de poluentes no transporte.
•   Minimização das áreas necessárias.
•   Diminuição da pressão por ocupação das poucas
    áreas ainda livres, frequentemente com cobertura
    vegetal
•   Redução do volume do lixo (85 a 95%) e redução
    da massa (60 a 70%).
•   Possibilidade de obtenção de energia elétrica e
    térmica, passíveis de serem comercializadas.
•   Produção de energia em grande escala (garantia
    de segurança no fornecimento de energia).
•   Recuperação de materiais valiosos tais como
    metais ferrosos e não ferrosos.
•   Controle de emissões atmosféricas.
•   Ausência do risco de contaminação dos lençóis
    freáticos e passivos ambientais minimizados.
•   Processamento de RSU in natura (não requer pré-    Fonte: CECCONI,2010 – Brescia - Italia
    tratamento).
Incineração - Desvantagens


•   Tecnologia ainda não disponível comercialmente no Brasil.
•   Alto custo de investimento.
•   Necessidade de equipamentos sofisticados para controle de emissões (fator
    determinante no elevado custo de investimento).
•   Possibilidade de tratar lodos de ETEs, mas com menor eficiência energética.
Incineração - Barreiras



                      • Forte rejeição da sociedade civil (falta
                        de informação)
                          – Receio com relação à toxicidade dos gases
                            de exaustão: falta informação sobre a
                            existência de tecnologias adequadas para
                            limpeza dos gases;
                          – Preocupações relativas aos impactos na
                            reciclagem (desemprego de catadores):
                            falta informação sobre a necessidade
                            obrigatória de reciclagem antes do
                            processo de incineração.
                      • Investimentos iniciais elevados.
                      • Custo de geração elevado.
                      • Falta de políticas públicas de incentivo
                        às tecnologias para geração de energia
                        elétrica a partir de RSU.
URE VALORSUL – BOBADELLA, LISBOA –
                            PORTUGAL
                                       Fonte: visita CENBIO, Junho 2012
    EMISSÕES
    ATMOSFÉRICAS
    RESULTADOS DA MONITORIZAÇÃO EM DESCONTÍNUO 2011


                           Emissões de Dioxinas e Furanos                                         Emissões de Cd+Tl

          0.10                                                        0.05
                                           Valor limite                                               Valor limite
          0.09
          0.08                                                        0.04

          0.07
                                                                      0.03


                                                            mg/Nm 3
          0.06
ng/Nm 3




          0.05
          0.04                                                        0.02

          0.03
                                                                      0.01
          0.02
          0.01
          0.00                                                        0.00
                 FF1             FF2              FF3                         FF1           FF2              FF3



                                          Emissões de Hg                     Emissões de Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V

          0.05                                                        0.50
                                                                                                     Valor limite
                                          Valor limite                0.45
          0.04                                                        0.40
                                                                      0.35
          0.03                                                        0.30
                                                            mg/Nm3
mg/Nm3




                                                                      0.25
          0.02                                                        0.20
                                                                      0.15
          0.01                                                        0.10
                                                                      0.05
          0.00                                                        0.00
                 FF1             FF2              FF3                         FF1           FF2              FF3




 Legenda:
                         1ºsem 11                2ºsem 11
RSU – Projeto Parceria
                 São Paulo – Baviera (Alemanha)

                                       SMA/SP
                 SMA, Saúde Pública e Defesa do Consumidor (Baviera)

•   1ª Fase (2004)
      Capacitação na incineração de resíduos sólidos.

•   2ª Fase (2006):
      Inclusão de municípios: São Bernardo do Campo, Embu, Barueri e Santos
      e outras instituições públicas e privadas (SABESP, EMAE, LIMPURB,
       CIESP/FIESP, ABES).

•   3ª Fase (2009)
        SMA/SP, CETESB e Secretaria Estadual de Energia
        Resolução Nº 079, 4 Nov 2009
        Condições gerais para operação e licenciamento de tratamento térmico de RSU
        Estudo de Caso para um município de SP – viabilidade econômica de uma planta
         de incineração
Res. SMA 79 (04/11/2009)
 LE para URE (t mín de 850 oC)
    Baseados na Baviera
    MP, SOx, NOx, HCl, HF, HCT, CO, As, Cd, Pb, Co, Cu, Cr, Mn, Hg, Ni, Tl,
      V e seus compostos, dioxinas e furanos.
    Primeira verificação do cumprimento aos limites de emissão deverá
      ser realizada no mínimo na capacidade de plena carga e proceder à
      expedição da LO.


 Estabelece diretrizes e condições para a operação e o
  licenciamento da atividade de tratamento térmico de
  resíduos no estado de SP.
URE VALORSUL – BOBADELLA, LISBOA –
           PORTUGAL
        Fonte: visita CENBIO, Junho 2012

• Planta de incineração –
  RSU
• 3 fornos
• 1 turbina a vapor 37
  MW
• PCI = 7400-7800 kJ/kg
• 2000 t/d RSU (Lisboa + 5
  municípios)
URE VALORSUL – BOBADELLA, LISBOA –
           PORTUGAL
          Fonte: visita CENBIO, Junho 2012

• 174 milhões de euros
  (2011)
• 94 milhões de euros
  (doação UE)
• Tarifas
   – Municípios 20 euros/t
   – Particulares 40 euros/t
• Venda de energia
  eletrica: 84
  euros/MWh (tarifa
  “verde”)
URE VALORSUL – BOBADELLA, LISBOA –
                         PORTUGAL
             Fonte: visita CENBIO, Junho 2012
VOLUME
DE NEGÓCIOS
VALORES MÉDIOS 2007-2011 [%]
Comparação entre tecnologias para
       aproveitamento energético de RSU

          Tecnologia                     Vantagens                          Dificuldades


Aterro Sanitário                Tecnologia conhecida/dominada   •   Dificuldades para encontrar áreas
                                (motores)                           disponíveis (motivos ambientais e
                                                                    sociais)
                                                                •   Motores – elevadas emissões de NOx
                                                                    (necessidade de equipamentos “low
                                                                    NOx”)
                                                                •   Micro turbinas pouco utilizadas no
                                                                    Brasil

Incineração                     Redução no volume de resíduos   •   Não há planta instalada com potência
                                sólidos dispostos em aterros        inferior a 1 MW no mundo
                                sanitários                      •   Não há planta instalada no Brasil
                                                                •   Custos elevados

Tratamento Mecânico Biológico   Redução no volume de resíduos   •   Não há planta instalada no Brasil
                                sólidos dispostos em aterros    •   Custos elevados
                                sanitários
                                Mercado de recicláveis

Gaseificação                    Unidades de pequeno porte (<1   •   Não há plantas comerciais para
                                MW) – planta piloto                 biomassa (experiência de pequeno
                                                                    porte na India e no Brasil/Amazonia)
                                                                •   Necessidade de maiores
                                                                    informações/testes para RSU
Geração de eletricidade a
       partir de RSU

Quantidade de RSU                       Potencial de geração de eletricidade
1200 t/d                                20 MW (incineração)
60 t/d (municipio de 60 000 pessoas)    1 MW
5 t/d (municipio de 5 000 pessoas)      75 kW aprox (gaseificação)




Incineração – apenas plantas acima de 5 MW
Gaseificação – abaixo de 1 MW
Políticas para eletricidade a partir de
       Biomassa no Brasil (1/2)

 • 2002 – Programa Proinfa (Programa Federal de Incentivo às Fontes
   Alternativas de Energia Elétrica) – contrato de 20 anos para
   aquisição de eletricidade
           • 1000 MW biomassa
           • 1000 MW energia eólica
           • 1000 MW pequenas usinas hidroelétricas

  • Resultados from PROINFA (tarifas de alimentação estabelecidas –
     consideradas muito baixas para biomassa)
        Total                                                           3300 MW
           Wind power                                                   1423 MW
           Small hydropower plants                                      1191 MW
           Biomass                                                (only ) 685 MW

Fonte: Eletrobras, Agosto 2005       1.000 MW – 685 MW = 315 MW contratos para as outras
                                     energias renováveis – principalmente para eólica (mais
                                     cara!!)
Políticas para eletricidade a partir de
       Biomassa no Brasil (2/2)

• Leilões baseados nos menores preços
   2006 - R$ 137,44/MWh (usinas termoelétricas – todas as fontes de energia)


                                                                                          5,53% do total




   2011 - R$105,12/MWh (apenas energia renovável)

      Fonte de energia   Projetos      Potência Instalada   Garantia Física   Preço
                         contratados   (MW)                 (MWmédio)         médio(R$/MWh)

      Eólica             39            976,5                478,5             105,12
      Biomassa           2             100                  43,1              103,06          8,25% do total
      Hídrica            1             135                  90,9              91,20
      Total              42            1211,5               612,5             102,18




  Não há políticas para bioenergia/biogás – não competitivos
  Em discussão agora – leilões para CADA tipo de renovável
Alguns Comentários
• Atualmente não há incentivos especiais para
  bioenergia como há para a eólica (isenção de
  impostos)
• É obrigatório para as instalações investirem 1% da
  receita em projetos em energias renováveis e
  eficiência energética – Supervisão da Agência
  Nacional de Energia Elétrica - ANEEL
• 2012 – chamada especial para projetos em biogás
• A mesma política poderia ser usada para outros
  tipos de bioenergia/comunidades remotas
Obrigada !!

     suani@iee.usp.br - Suani
 clcortez@iee.usp.br - Cristiane
   rgrisoli@iee.usp.br - Renata
 vpecora@iee.usp.br - Vanessa

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XIV CBE - MESA 4 - Luiz felipe da silva - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Luiz felipe da silva - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 4 - Luiz felipe da silva - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Luiz felipe da silva - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 4 - Leontina Pinto Engenho - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Leontina Pinto Engenho - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 4 - Leontina Pinto Engenho - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Leontina Pinto Engenho - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 4 - Leonan dos Santos - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Leonan dos Santos - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 4 - Leonan dos Santos - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Leonan dos Santos - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 4 - Fernando Zancan - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Fernando Zancan - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 4 - Fernando Zancan - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 4 - Fernando Zancan - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 3 - Luiz Fernando Vianna - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Luiz Fernando Vianna - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 3 - Luiz Fernando Vianna - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Luiz Fernando Vianna - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 3 - Lucia Galdencio - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Lucia Galdencio - 24 outubro 2012 XIV CBE - MESA 3 - Lucia Galdencio - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Lucia Galdencio - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 3 - Volney Zanardi Junior - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Volney Zanardi Junior - 24 outubro 2012 XIV CBE - MESA 3 - Volney Zanardi Junior - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Volney Zanardi Junior - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 3 - Carlos Frederico Menezes - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Carlos Frederico Menezes - 24 outubro 2012XIV CBE - MESA 3 - Carlos Frederico Menezes - 24 outubro 2012
XIV CBE - MESA 3 - Carlos Frederico Menezes - 24 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 2 - Zilmar José de Souza - 23 outubro 2012
XIV CBE - MESA 2 - Zilmar José de Souza - 23 outubro 2012XIV CBE - MESA 2 - Zilmar José de Souza - 23 outubro 2012
XIV CBE - MESA 2 - Zilmar José de Souza - 23 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 2 - Francisco Arteiro - 23 outubro 2012
XIV CBE - MESA 2 -  Francisco Arteiro - 23 outubro 2012XIV CBE - MESA 2 -  Francisco Arteiro - 23 outubro 2012
XIV CBE - MESA 2 - Francisco Arteiro - 23 outubro 2012
 
XIV CBE - MESA 2 - Eduardo Lopes - 23 outubro 12
XIV CBE - MESA 2 - Eduardo Lopes - 23 outubro 12XIV CBE - MESA 2 - Eduardo Lopes - 23 outubro 12
XIV CBE - MESA 2 - Eduardo Lopes - 23 outubro 12
 
XIV CBE - MESA 2 - COPPE - Gil Maranhao Neto Gdf Suez - 23 de outubro de 2012
XIV CBE - MESA 2 -  COPPE - Gil Maranhao Neto Gdf Suez - 23 de outubro de 2012 XIV CBE - MESA 2 -  COPPE - Gil Maranhao Neto Gdf Suez - 23 de outubro de 2012
XIV CBE - MESA 2 - COPPE - Gil Maranhao Neto Gdf Suez - 23 de outubro de 2012
 
XIV CBE - MESA 2 - Mario Veiga - 23 outubro 2012
XIV CBE - MESA 2 - Mario Veiga - 23 outubro 2012XIV CBE - MESA 2 - Mario Veiga - 23 outubro 2012
XIV CBE - MESA 2 - Mario Veiga - 23 outubro 2012
 

XIV CBE - Palestra 4 - Suani Coelho - 25 outubro 2012

  • 1. Novas Perspectivas dos Biocombustíveis no País Suani Coelho Colaboradores: Cristiane Cortez; Renata Grisoli; Vanessa Pecora CENBIO/IEE/USP Rio de Janeiro, 25 de outubro de 2012
  • 2. 1. BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS – Biocombustiveis para Aviação - Tecnologias de segunda geração 2. GERAÇÃO DE ELETRICIDADE - cogeração no setor sucroalcooleiro - aproveitamento de resíduos urbanos e rurais
  • 5. Tecnologia de Segunda Geração para produção de biocombustíveis Primeira geração – biocombustíveis a partir de açúcares ou óleos, facilmente extraídos pela tecnologia convencional. Segunda geração – biocombustíveis feitos a partir de biomassa lignocelulósica (culturas ou resíduos).
  • 6. Produção mundial de etanol (1ª e 2ª geração)
  • 7. Mandatos de mistura • Renewable Fuels Standard (RFS) – EUA: mistura obrigatória de etanol celulósico a partir de 2010 - 60,6 bilhões de litros por ano, em 2022 Fonte: U.S. Renewable Fuels Standard
  • 8. Política européia • Diretiva 2009/28/EC - Parlamento Europeu, 2009 • 20% de energias renováveis no consumo total de energia • 10% de energia renovável no setor de transporte até 2020 • Não há uma quota específica para o uso de biocombustíveis de segunda geração renováveis - padrões de sustentabilidade exigidos e maior potencial de mitigação dos GEE
  • 9. Tecnologias de segunda geração • Rota termoquímica - Gás de síntese, síntese catalítica ou fermentação • Rota bioquímica - Pré-tratamento, hidrólise, fermentação
  • 10. Rota Termoquímica • Conversão BTL (biomass-to-liquids) • Gaseificação: Biomassa com umidade reduzida submetidas a um tratamento térmico severo na presença de uma quantidade controlada de ar (ou apenas oxigênio) • Gás de síntese: CO+ H2 • Processo Fischer-Tropsch (FT)
  • 11. Unidades - FT (1) A CHOREN, em Freiberg, Alemanha - fechou em fevereiro/2012 por problemas financeiros (o processo de gaseificação: Carbo-V). Foi adquirida pela gigante Linde mas ficará fechada por alguns anos. (2) O projeto Chrisgas da planta de Värnamo, na Suécia – operações finalizadas em 2010. Segundo eles pela falta de incentivos monetários por parte do governo. Problemas na gaseificação de biomassa em grande escala – limpeza do gás – alimentação do gás
  • 12. Rota Bioquímica Pré- Tratamento – Processo Físico – Processo Químico – Processo Biológico – Processo Combinado Hidrólise – Ácida (diluída ou concentrada) – Enzimática Fermentação
  • 13. Rota Bioquímica • Desafios: • Forte ligações lignocelulósicas – pré-tratamento • Celulose não é hidrolisada por enzimas convencionais – requer aplicação de enzimas específicas • Novos microorganismos para fermentar os açúcares (xiloses) das hemiceluloses
  • 14. Matéria-prima lignocelulósica • Culturas energéticas - Acúmulo biomassa, perenes, rotação, alto rendimento • Residuos
  • 15. Projeto CENBIO Potential for Sustainable Production of 2nd-Generation Biofuels Levantar informações brasileiras sobre os biocombustíveis de primeira geração, além da disponibilidade de matérias-primas para produção de biocombustíveis de segunda geração, a fim de subsidiar o relatório publicado em 2010, que trata da situação dos principais países emergentes e em desenvolvimento. www.iea.org/papers/2010/second_generation_biofuels.pdf
  • 16. Projeto CENBIO Potential for Sustainable Production of 2nd- Generation Biofuels Disponibilidade de biomassa no Brasil •Cana-de-açúcar (bagaço, palha e pontas) •Resíduos agrícolas (de soja, milho, arroz, amendoim e coco) •Resíduos de madeira Maior utilização: deixados no campo ou para cogeração IEA, 2010
  • 17. Projeto CENBIO Levantamento georreferenciado de resíduos da cana-de-açúcar em potencial no país, visando à sua utilização para produção de álcool combustível através da tecnologia de hidrólise enzimática • Levantar o potencial de biomassa residual da cultura de cana-de- açúcar (considerando apenas resíduos de palhas/pontas e bagaço da cana-de-açúcar) • Elaborar mapas georreferenciados do potencial de resíduos (safra 2007/2008)
  • 18. Custos de produção do etanol celulósico • Custo matéria-prima - 45% a 65% do custo de produção • Custo capital - Escala comercial • Custo de operação e manutenção - Pré-tratamento e hidrólise
  • 19. Projeções de custos etanol celulósico (IEA, 2008)
  • 20. Desafios da segunda geração •Matéria-prima (transporte) •Tecnologia (enzimas) •Custo de produção elevado
  • 21. Iniciativas etanol lignocelulósico no Brasil Início Iniciativa Financiador/ Responsável Fundação de Tecnologia 1981 Iniciativa com eucalipto industrial (FTI) - Lorena/SP Patenteamento: Dedini Hidrólise Rápida (DHR)/ planta 1987 demonstração Dedini - Piracicaba/SP REDE BIOETANOL - Produção de Etanol via Hidrólise Ministério de Ciência e 2006 Enzimática da Biomassa da Cana-de Açúcar Tecnologia 2004 Unidade experimental/ planta semi industrial (2010) CENPES/ Petrobras 2008 Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN) FAPESP Projeto CANEBIOFUEL ( Seventh Research Framework Novozymes, CTC e UFPR 2009 Programme of the European Commission – FP7) Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol Ministério de Ciência e 2009 (CTBE) Tecnologia
  • 22. Plantas com tecnologias de 2ª geração IEA Bioenergy TASK 39: Status of 2nd generation biofuels demonstration facilities: http://biofuels.abc-energy.at/demoplants/projects/mapindex http://www.biofuels-platform.ch/en/search/engine.php • Plantas piloto: 18 em operação • Plantas em demonstração: 7 em operação • Plantas comerciais: 1 em operação
  • 23. 1. BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS – BIOCOMBUSTIVEIS PARA AVIAÇÃO - TECNOLOGIAS DE SEGUNDA GERAÇÃO 2. GERAÇÃO DE ELETRICIDADE - COGERAÇÃO NO SETOR SUCRO-ALCOOLEIRO - APROVEITAMENTO DE RESIDUOS URBANOS E RURAIS
  • 24. Tecnologias eficientes para geração de eletricidade a partir de biomassa (1/2) • Tecnologias comercialmente disponíveis: – Ciclos a vapor de grande escala – setores de cana- de-açúcar, papel/celulose e madeira • Caldeiras a biomassa de alta pressão • Caldeiras de leito fluidizado • Turbinas a vapor de contrapressão • Turbinas a vapor de condensação de extração – Turbinas a vapor de pequena escala – pequenas comunidades (200 kW-1 MW)
  • 25. Cogeração de grande porte – setor sucro alcooleiro - São Paulo Fonte: CENBIO (Usina Santa Adélia São Paulo – Brasil)
  • 26. Cogeração com biomassa na Africa Cogen for Africa
  • 27. 90 years of sugar from KAKIRA LUGAZI
  • 28. Power for the National Grid. 20 MW new power house - burning bagasse - new 50 t/hr boilers.
  • 30. Micro-turbinas a vapor (<1,5 MW) Projeto Enermad – CENBIO – 200 kW Município de Breves – Ilha de Marajó – Pará/Brasil
  • 31. Tecnologias eficientes para geração de eletricidade a partir de biomassa (2/2) • Tecnologias em desenvolvimento/plantas piloto – Gaseificadores de biomassa em grande escala/sistemas de turbina a gás • Dificuldades com alimentação de biomassa e • Sistema de limpeza de gás para turbinas a gás • Todas as usinas existentes fechadas – Gaseificadores/motores de biomassa em pequena escala • Em desenvolvimento • Necessidade de maior P&D • Algumas plantas piloto em comunidades isoladas – não completamente comercializados – Óleos vegetais in natura em motores adaptados – precisa de P&D
  • 32. Sistemas de biomassa em pequena escala – Projeto Conjunto Brasil-Índia – gaseificador de biomassa para fornecimento energético em vilas remotas – cascas de cupuaçu • 700 pessoas - 180 residências; • Área plantada com cupuaçu: 100 ha; • Energia para atividades econômicas • Antes da usina de gaseificação – Frutos de cupuaçu vendidos in natura (pouco valor agregado) • Após a usina de gaseificação– produção de polpa congelada de cupuaçu (maior valor agregado) Vila amazônica - • Gaseificador de biomassa instalado no Aquidabam IPT/USP para adaptação e testes
  • 33. 1. BIOCOMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS – TECNOLOGIAS DE SEGUNDA GERAÇÃO 2. GERAÇÃO DE ELETRICIDADE - COGERAÇÃO NO SETOR SUCRO-ALCOOLEIRO - APROVEITAMENTO DE RESIDUOS URBANOS E RURAIS
  • 34. PNRS – Politica Nacional de Residuos Solidos X  reutilização  reciclagem  compostagem  recuperação  aproveitamento energético
  • 35. “Baixada Santista”- “Litoral Norte” EMAE, 2010
  • 36. Tratamento dos RSU na Europa em 2008 Fonte: Kohler, 2010
  • 37. BIOGÁS Biogás a partir de Tratamento de Esgoto Biogás a partir de Aterros Sanitários Biogás a partir de Resíduos Rurais
  • 38. Aterro Sanitário Tecnologias de Conversão de biogas ) ona/ 3 Estrutura do sistema de captação de biogás m onat e med oãz a V ( Flare Motor ciclo Otto Microturbina
  • 39. Geração de Energia em Aterro Sanitário – São Paulo ATERRO BANDEIRANTES Potência instalada: 20 MW Aterro encerrado em maio de 2007 ATERRO SÃO JOÃO Previsão de geração de biogás: + 25 Potência instalada: 22 MW anos após o encerramento das atividades Aterro encerrado em outubro de 2007 Previsão de geração de biogás: + 15 anos após o encerramento das atividades
  • 40. Tecnologias de pequena escala para Conversão de Biogás Tecnologias avançadas: Microturbina a Biogás – Biogás de Tratamento de Esgoto na Estação de Tratamento de Esgoto da SABESP, São Paulo Eletricidade a partir de Biogás – Esgoto do Conjunto Residencial da USP - SP Microturbina a Gás Biodigestor modelo RAFA: Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente Motor Ciclo Otto Motor e sistema de controle
  • 41. Biogás a partir de Tratamento de Esgoto PEQUENA ESCALA – TECNOLOGIA ADAPTADA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO OURO VERDE DA SANEPAR FOZ DO IGUAÇU – PARANÁ / BRASIL GRANDE ESCALA – TECNOLOGIA AVANÇADA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO DA COPASA MINAS GERAIS / BRASIL Potência instalada: 2,4 MW Tecnologia de conversão energética : microturbina a biogás Energia térmica: aquecimento de biodigestores Potência instalada: 30 kW Tecnologia de conversão energética: motor ciclo Otto adaptado
  • 42. Tratamento de Dejetos Animais Granja Colombari – Foz do Iguaçu – Paraná / Brasil 30 kW instalados – Contrato com a COPEL Metodologia para estimar a redução de GEE a partir de biodigestão de resíduos animais Fotos: CENBIO, 2011
  • 43. Tecnologia Aplicada à Utilização Veicular Sistema de purificação do biogás: retirada de umidade, H2S e CO2 Retirada de CO2 até que a porcentagem de metano fique próxima à do gás natural Porcentagem mínima de metano no gás natural para uso veicular deve ser de 86% e máxima de CO2 de 5% Processo químico: absorção de CO2 em água Pressões elevadas nas colunas de absorção (600 a 1200 kPa) Saída do sistema: ~ 95% de metano e de 1 a 3% de CO2
  • 44. Tecnologia Aplicada à Utilização Veicular Vantagens Desvantagens - Utilização do biogás para alimentar a frota do - Não há tecnologias nacionais comprovadamente aterro, reduzindo os gastos com outros eficientes para esta finalidade e com custo combustíveis competitivo em relação aos combustíveis convencionais - Substituição de combustíveis fósseis (diesel, por exemplo) por combustível renovável e de baixo - Baixa escala de produção e elevados custos de impacto ambiental, pois reduz as emissões de implantação particulados, NOx, entre outros. - Incerteza quanto à eficiência deste alternativa - Existem equipamentos importados que garantam eficiência elevada, mas os mesmos nunca foram testados no Brasil e necessitam de adaptações para as características do biogás nacional
  • 45. BIOGÁS A PARTIR DE ATERROS/ESGOTO/MEIO RURAL • Grande escala – aterros vendendo eletricidade para a rede • Tecnologia – Motores: bem conhecidos – Turbinas a gás para biogás: poucos fabricantes • Sistemas de conversão de biogás não fabricados no Brasil • Sistema de limpeza de biogás para alimentar o motor – a ser aperfeiçoado 50
  • 46. BIOGÁS A PARTIR DE ATERROS/ESGOTO/MEIO RURAL Gargalos • Tecnologia – motores não fabricados no Brasil (apenas motores adaptados) • Turbinas a gás – importadas – poucos exemplos no lugar • Limpeza de gás – a ser aperfeiçoada • Conservadorismo – stakeholders (rural) 2012 – Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL - Incentivos para utilidades – 51 Projetos de P&D em biogás
  • 47. Tratamento Mecânico Biológico Forma integrada de tratar RSU que pode englobar, entre outros processos, a triagem, separação, trituração, secagem, digestão anaeróbia, compostagem e aproveitamento energético. Os resíduos inorgânicos recicláveis ou reutilizáveis (papéis, vidros, materiais ferrosos, alumínio, etc.) são comercializados; a fração orgânica passível de decomposição é submetida à compostagem ou digestão anaeróbia e os rejeitos encaminhados para aterros sanitários.
  • 48. Biodigestão - Vantagens • Produção de composto e de elevada quantidade de metano (potencial de geração de energia térmica ou elétrica). • Possibilidade da coleta de todo o biogás gerado (em aterros, o índice de recuperação é de 60 a 70%). • Reduzida taxa de geração de lodo. • Retirada da fração orgânica dos RSU causadora dos odores desagradáveis e de lixiviados de alta carga orgânica nos aterros sanitários. • Minimização da emissão de GEE.
  • 49. Biodigestão  Desvantagens • Aplicável apenas a resíduos orgânicos (requer separação prévia). • Necessidade da trituração prévia da fração orgânica dos RSU. • A eficiência do processo é afetada pela variação da alimentação (quer seja RSU ou RSU / lodo): composição, procedência, sazonalidade, gravimetria, umidade. • Possibilidade de ocorrer obstruções nas tubulações. • Aplicável a tratamento de lodos de ETEs, mas o produto final (composto orgânico) fica com aplicação reduzida (RESOLUÇÃO CONAMA nº 375, de 29 de agosto de 2006).  Dificuldades • Ainda não utilizada no Brasil, apresenta altos custos para a implementação. • Preconceito da sociedade em relação à qualidade do composto proveniente de RSU. • Dificuldade na comercialização do composto gerado (mercado x qualidade e disposições legais).
  • 50. Gaseificação Combustão parcial de um sólido com ar (oxigênio) em quantidade inferior ao que seria necessário para queima completa do combustível. Processo associado à conversão de combustíveis sólidos em gasosos de média ou baixa capacidade calorífica (reações termoquímicas endotérmicas, com vapor e ar ou oxigênio (custo elevado), em quantidades inferiores à estequiométrica). Principais componentes da mistura de gás formada pelo processo de resíduos sólidos: CO, CO2, H2 Equipamentos de conversão energética: -grupos moto-geradors (baixas potências até cerca de 600 - 1000 kW) -em turbinas a gás (acima de 1 MW) ou ainda queimado conjuntamente a outros combustíveis em caldeiras. Dificuldades – limpeza dos gases principalmente para turbinas a gás – NÃO HÁ PLANTAS EM OPERAÇÃO DE GRANDE PORTE (TODAS DESATIVADAS) Sistema de pequeno porte em operação
  • 51. Gaseificação de biomassa no Brasil – CENBIO/USP Projeto GASEIFAMAZ Importação de sistema de gaseificação de 20 kW - Indian Institute of Science (IISc);  Testes no IPT: O&M, limpeza de gases, adaptações à realidade amazônica;  Transferência do sistema para Sistema de gaseificação em comunidade Vila de Aquidabam, funcionamento na Manacapuru – AM comunidade Projeto GASEIBRAS Construção do gaseificador – IPT/SP Sistema de gaseificação instalado no IPT
  • 52. Sistemas de gaseificação para RSU Grande porte – 12 MW - França Pequeno porte – 40-80 kW - EUA
  • 54. Incineração - Vantagens • Tecnologias seguras e confiáveis, comercialmente disponíveis (fora BR). • Instalação da URE próxima aos pontos de geração (incluindo áreas urbanizadas), com redução dos custos e emissão de poluentes no transporte. • Minimização das áreas necessárias. • Diminuição da pressão por ocupação das poucas áreas ainda livres, frequentemente com cobertura vegetal • Redução do volume do lixo (85 a 95%) e redução da massa (60 a 70%). • Possibilidade de obtenção de energia elétrica e térmica, passíveis de serem comercializadas. • Produção de energia em grande escala (garantia de segurança no fornecimento de energia). • Recuperação de materiais valiosos tais como metais ferrosos e não ferrosos. • Controle de emissões atmosféricas. • Ausência do risco de contaminação dos lençóis freáticos e passivos ambientais minimizados. • Processamento de RSU in natura (não requer pré- Fonte: CECCONI,2010 – Brescia - Italia tratamento).
  • 55. Incineração - Desvantagens • Tecnologia ainda não disponível comercialmente no Brasil. • Alto custo de investimento. • Necessidade de equipamentos sofisticados para controle de emissões (fator determinante no elevado custo de investimento). • Possibilidade de tratar lodos de ETEs, mas com menor eficiência energética.
  • 56. Incineração - Barreiras • Forte rejeição da sociedade civil (falta de informação) – Receio com relação à toxicidade dos gases de exaustão: falta informação sobre a existência de tecnologias adequadas para limpeza dos gases; – Preocupações relativas aos impactos na reciclagem (desemprego de catadores): falta informação sobre a necessidade obrigatória de reciclagem antes do processo de incineração. • Investimentos iniciais elevados. • Custo de geração elevado. • Falta de políticas públicas de incentivo às tecnologias para geração de energia elétrica a partir de RSU.
  • 57. URE VALORSUL – BOBADELLA, LISBOA – PORTUGAL Fonte: visita CENBIO, Junho 2012 EMISSÕES ATMOSFÉRICAS RESULTADOS DA MONITORIZAÇÃO EM DESCONTÍNUO 2011 Emissões de Dioxinas e Furanos Emissões de Cd+Tl 0.10 0.05 Valor limite Valor limite 0.09 0.08 0.04 0.07 0.03 mg/Nm 3 0.06 ng/Nm 3 0.05 0.04 0.02 0.03 0.01 0.02 0.01 0.00 0.00 FF1 FF2 FF3 FF1 FF2 FF3 Emissões de Hg Emissões de Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V 0.05 0.50 Valor limite Valor limite 0.45 0.04 0.40 0.35 0.03 0.30 mg/Nm3 mg/Nm3 0.25 0.02 0.20 0.15 0.01 0.10 0.05 0.00 0.00 FF1 FF2 FF3 FF1 FF2 FF3 Legenda: 1ºsem 11 2ºsem 11
  • 58. RSU – Projeto Parceria São Paulo – Baviera (Alemanha) SMA/SP SMA, Saúde Pública e Defesa do Consumidor (Baviera) • 1ª Fase (2004)  Capacitação na incineração de resíduos sólidos. • 2ª Fase (2006):  Inclusão de municípios: São Bernardo do Campo, Embu, Barueri e Santos  e outras instituições públicas e privadas (SABESP, EMAE, LIMPURB, CIESP/FIESP, ABES). • 3ª Fase (2009)  SMA/SP, CETESB e Secretaria Estadual de Energia  Resolução Nº 079, 4 Nov 2009  Condições gerais para operação e licenciamento de tratamento térmico de RSU  Estudo de Caso para um município de SP – viabilidade econômica de uma planta de incineração
  • 59. Res. SMA 79 (04/11/2009)  LE para URE (t mín de 850 oC)  Baseados na Baviera  MP, SOx, NOx, HCl, HF, HCT, CO, As, Cd, Pb, Co, Cu, Cr, Mn, Hg, Ni, Tl, V e seus compostos, dioxinas e furanos.  Primeira verificação do cumprimento aos limites de emissão deverá ser realizada no mínimo na capacidade de plena carga e proceder à expedição da LO.  Estabelece diretrizes e condições para a operação e o licenciamento da atividade de tratamento térmico de resíduos no estado de SP.
  • 60. URE VALORSUL – BOBADELLA, LISBOA – PORTUGAL Fonte: visita CENBIO, Junho 2012 • Planta de incineração – RSU • 3 fornos • 1 turbina a vapor 37 MW • PCI = 7400-7800 kJ/kg • 2000 t/d RSU (Lisboa + 5 municípios)
  • 61. URE VALORSUL – BOBADELLA, LISBOA – PORTUGAL Fonte: visita CENBIO, Junho 2012 • 174 milhões de euros (2011) • 94 milhões de euros (doação UE) • Tarifas – Municípios 20 euros/t – Particulares 40 euros/t • Venda de energia eletrica: 84 euros/MWh (tarifa “verde”)
  • 62. URE VALORSUL – BOBADELLA, LISBOA – PORTUGAL Fonte: visita CENBIO, Junho 2012 VOLUME DE NEGÓCIOS VALORES MÉDIOS 2007-2011 [%]
  • 63. Comparação entre tecnologias para aproveitamento energético de RSU Tecnologia Vantagens Dificuldades Aterro Sanitário Tecnologia conhecida/dominada • Dificuldades para encontrar áreas (motores) disponíveis (motivos ambientais e sociais) • Motores – elevadas emissões de NOx (necessidade de equipamentos “low NOx”) • Micro turbinas pouco utilizadas no Brasil Incineração Redução no volume de resíduos • Não há planta instalada com potência sólidos dispostos em aterros inferior a 1 MW no mundo sanitários • Não há planta instalada no Brasil • Custos elevados Tratamento Mecânico Biológico Redução no volume de resíduos • Não há planta instalada no Brasil sólidos dispostos em aterros • Custos elevados sanitários Mercado de recicláveis Gaseificação Unidades de pequeno porte (<1 • Não há plantas comerciais para MW) – planta piloto biomassa (experiência de pequeno porte na India e no Brasil/Amazonia) • Necessidade de maiores informações/testes para RSU
  • 64. Geração de eletricidade a partir de RSU Quantidade de RSU Potencial de geração de eletricidade 1200 t/d 20 MW (incineração) 60 t/d (municipio de 60 000 pessoas) 1 MW 5 t/d (municipio de 5 000 pessoas) 75 kW aprox (gaseificação) Incineração – apenas plantas acima de 5 MW Gaseificação – abaixo de 1 MW
  • 65. Políticas para eletricidade a partir de Biomassa no Brasil (1/2) • 2002 – Programa Proinfa (Programa Federal de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica) – contrato de 20 anos para aquisição de eletricidade • 1000 MW biomassa • 1000 MW energia eólica • 1000 MW pequenas usinas hidroelétricas • Resultados from PROINFA (tarifas de alimentação estabelecidas – consideradas muito baixas para biomassa) Total 3300 MW Wind power 1423 MW Small hydropower plants 1191 MW Biomass (only ) 685 MW Fonte: Eletrobras, Agosto 2005 1.000 MW – 685 MW = 315 MW contratos para as outras energias renováveis – principalmente para eólica (mais cara!!)
  • 66. Políticas para eletricidade a partir de Biomassa no Brasil (2/2) • Leilões baseados nos menores preços 2006 - R$ 137,44/MWh (usinas termoelétricas – todas as fontes de energia) 5,53% do total 2011 - R$105,12/MWh (apenas energia renovável) Fonte de energia Projetos Potência Instalada Garantia Física Preço contratados (MW) (MWmédio) médio(R$/MWh) Eólica 39 976,5 478,5 105,12 Biomassa 2 100 43,1 103,06 8,25% do total Hídrica 1 135 90,9 91,20 Total 42 1211,5 612,5 102,18 Não há políticas para bioenergia/biogás – não competitivos Em discussão agora – leilões para CADA tipo de renovável
  • 67. Alguns Comentários • Atualmente não há incentivos especiais para bioenergia como há para a eólica (isenção de impostos) • É obrigatório para as instalações investirem 1% da receita em projetos em energias renováveis e eficiência energética – Supervisão da Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL • 2012 – chamada especial para projetos em biogás • A mesma política poderia ser usada para outros tipos de bioenergia/comunidades remotas
  • 68. Obrigada !! suani@iee.usp.br - Suani clcortez@iee.usp.br - Cristiane rgrisoli@iee.usp.br - Renata vpecora@iee.usp.br - Vanessa http://cenbio.iee.usp.br

Notas do Editor

  1. 08-04-2009