Aula 11: GERAÇÃO DE ELETRICIDADE A PARTIR DE BIOMASSA NO BRASIL. SITUAÇÃO ATUAL, PERSPECTIVAS E BARREIRAS

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11.1
11.1.1
GERAÇÃO DE ELETRICIDADE A PARTIR DE
BIOMASSA NO BRASIL. SITUAÇÃO ATUAL,
PERSPECTIVAS E BARREIRAS
SUANI T. COELHO
Grupo de Pesquisa em Bioenergia, Instituto de Energia e Ambiente (GBio) da USP
VANESSA PECORA GARCILASSO
Grupo de Pesquisa em Bioenergia, Instituto de Energia e Ambiente (GBio) da USP
JAVIER F. ESCOBAR
Grupo de Pesquisa em Bioenergia, Instituto de Energia e Ambiente (GBio) da USP
NARAISA COLUNA
Grupo de Pesquisa em Bioenergia, Instituto de Energia e Ambiente (GBio) da USP
ALESSANDRA C. DO AMARAL
Programa de Educação Continuada da Escola Politécnica (PECE) da USP
Geração de energia elétrica a partir de biomassa
Introdução
No início do século XXI, o sistema energético internacional é ainda fortemente dependente de combustíveis fósseis:
carvão, petróleo e gás. Em 2014, 81 % do consumo mundial de energia se originou dessas fontes, consumo esse que
apresentava um crescimento anual de cerca de 2 % (média em 20 anos), e que, nos últimos cinco anos, cresceu 3,1
% ao ano (REN21, 2016).
Trata-se de uma situação que não pode perdurar, não apenas devido à exaustão gradativa das reservas de
combustíveis fósseis, como também pelos efeitos negativos ao meio ambiente que resultam de seu uso, entre os
quais o aquecimento global.
Há, igualmente, problemas relacionados à segurança no suprimento de energia, que tem papel relevante. A
segurança energética está ligada ao fato de a produção de petróleo estar concentrada em poucos países e de os
Estados Unidos da América (EUA), o Japão, a China e a Coreia do Sul, além de alguns países da União Europeia,
estarem entre os maiores importadores.
11.1.2
As energias renováveis, nesse contexto, apresentam inúmeras vantagens ambientais, sociais, econômicas e
estratégicas, incluindo a geração de empregos. Dentre elas, a bioenergia apresenta papel especial em vista da
elevada geração de empregos e das possibilidades de produção local nos países em desenvolvimento. Entretanto, as
energias renováveis, incluindo a biomassa, ainda têm participação reduzida na matriz energética mundial.
Em 2014, as renováveis representavam 19 % da matriz energética mundial (REN21, 2016). Ademais, deve ser
ressaltado que, desse total de 19 % de energias renováveis, apenas 10 % corresponde de fato às energias renováveis,
pois o restante corresponde à biomassa tradicional, proveniente do desmatamento em países em desenvolvimento,
que não pode ser considerado renovável (Karekezi et al., 2004).
No caso do Brasil, a participação das renováveis na matriz energética é maior que a média mundial. De acordo
com BEN (2016), como indicado na Figura 11.1, em 2015, 11,3 %da oferta interna de energia foi proveniente da
energia hidráulica e aproximadamente 25 % de biomassa (em particular de produtos de cana-de-açúcar, como o
etanol e a eletricidade produzida a partir do bagaço de cana, além do uso de carvão vegetal no setor siderúrgico),
atingindo um total de mais de 36 % de energias renováveis.
Dessa forma, quando se analisa o conceito de sustentabilidade no setor energético brasileiro, a participação da
bioenergia assume papel importante, apesar das dificuldades ainda existentes para aumento de sua participação,
como discutido adiante, neste capítulo.
A bioenergia corresponde à energia derivada da biomassa. O termo biomassa inclui toda matéria de origem
vegetal existente na natureza ou gerada pelo homem e/ou animais: resíduos urbanos, rurais (agrícolas e de pecuária),
agroindustriais, óleos vegetais, bem como combustíveis produzidos a partir de culturas agrícolas ou resíduos.
No Brasil, no setor sucroalcooleiro, o bagaço de cana é usado para cogeração de eletricidade, além de geração de
eletricidade excedente, que é exportada para a rede. O mesmo processo ocorre no setor de papel e celulose, no qual
os resíduos do processo de produção de celulose (resíduos de madeira e licor negro) também são usados para
geração de energia por cogeração. Além desses dois principais setores, há várias novas opções em estudo, como o
capim-elefante, o bambu e os resíduos urbanos e rurais.
Da mesma forma, nos países em desenvolvimento, a biomassa tem papel importante para aumentar o acesso à
energia. Na África Subsaariana, por exemplo, por intermédio do Projeto Cogeneration for Africa, financiado por
Unep/GEF/AfDB, tecnologias eficientes são usadas para geração de energia elétrica a partir de bagaço de cana e
resíduos de madeira, contribuindo para aumentar o acesso à energia na zona rural, em regiões nas quais esse acesso
é extremamente reduzido.
Neste capítulo apresenta-se uma visão geral da geração de eletricidade a partir de biomassa no Brasil, com a
análise dos principais setores envolvidos. Também são discutidos os aspectos econômicos e regulatórios por meio
dos quais as barreiras existentes são analisadas e políticas adequadas são propostas para implementação.
Situação da geração de eletricidade a partir de biomassa no Brasil
A bioenergia tem sido parte integrante da matriz energética brasileira há um longo tempo, em consequência das
políticas introduzidas no País. Esse é o motivo pelo qual os gases de efeito estufa (GEE), provenientes da produção
de energia no Brasil, eram relativamente reduzidos quando comparados com outros países. Entretanto, por causa do
uso crescente de térmicas a combustíveis fósseis para geração de eletricidade em detrimento das térmicas a
biomassa, as emissões no setor de energia vêm crescendo, como indicam as estatísticas.
Figura 11.1 Oferta interna de energia no Brasil em 2013 (BEN, 2016).
Figura 11.2 Emissões de GEE por setor no Brasil, de 1990 a 2015 (SEEG Brasil/Observatório do Clima).
De acordo com o Sistema de Estimativa de Emissões de Gases de Efeito Estufa (SEEG) do Observatório do
Clima, o Brasil aumentou suas emissões em 8,0 % de 2012 a 2015. A Figura 11.2 indica as emissões de carbono por
parte de 1990 a 2015, quando se verifica que, além do aumento das emissões em função de mudança de uso do solo
pelo setor agropecuário, ocorreu uma elevação significativa nas emissões do setor de energia, que em 2013
aumentou em 7,3 %, principalmente por causa do uso das termelétricas a combustíveis fósseis utilizadas para
complementar as usinas hidrelétricas.
Segundo BEN (2016), a geração elétrica a partir de energias renováveis representou 24,6 % do total nacional,
contra 15,5 % em 2012.
Na verdade, observa-se que, na matriz da energia elétrica, apesar de sua importância estratégica, ambiental e
social, a participação da bioenergia ainda é reduzida, com 8,0 % contra 64,8 % de hidroeletricidade, como bem
ilustra o gráfico de oferta nacional de energia elétrica por fonte (BEN, 2016).
Entretanto, a biomassa (em particular o bagaço de cana) é uma estratégia interessante, pois o período de geração
de eletricidade nas usinas das Regiões Sudeste e Centro-Oeste corresponde ao período da safra de cana (entre abril e
novembro), que, por sua vez, é justamente a época de chuvas mais reduzidas, quando os níveis das hidrelétricas
apresentam-se mais baixos e, portanto, correspondem a uma menor oferta, como mostra a Figura 11.4.
Figura 11.3 Oferta interna de energia elétrica no Brasil (BEN, 2016).
Figura 11.4 Complementariedade das fontes de energia elétrica no Brasil (ONS, 2014).
11.2
•
•
Figura 11.5 Potência instalada a partir de biomassa no Brasil (MW) (baseado em Aneel, 2016).
A geração de eletricidade a partir de biomassa ainda é relativamente pequena se comparada com a potência total
instalada no País, mas apresenta significativa diversidade, como ilustra a Figura 11.5.
Dos diferentes tipos de biomassa, o bagaço de cana é o que responde pela maior potência instalada no País,
correspondendo a mais de 9000 MW instalados (consumo próprio e geração de excedentes em usinas de açúcar e
álcool), seguido de licor negro (no setor de celulose), resíduos de madeira (em serrarias e movelarias), biogás (em
especial nos aterros sanitários) e casca de arroz (em usinas beneficiadoras de arroz), essas últimas localizadas
principalmente na Região Sul do Brasil.Em todos os casos, a utilização dos resíduos apresenta uma vantagem
ambiental significativa, pois, se eles não fossem usados para a geração de energia, surgiriam as dificuldades de
disposição conhecidas.1
Entretanto, o potencial existente é muito superior a esses números, como pode ser verificado no Atlas de
Bioenergia do Brasil, ilustrado na Figura 11.6.
Tecnologias para geração de eletricidade a partir de biomassa
As tecnologias para geração de eletricidade a partir de biomassa dependem basicamente do tipo de biomassa e da
escala da unidade, isto é, da quantidade de biomassa disponível e da potência a ser instalada.
De uma forma geral e simplificada, pode-se dividir essas tecnologias em dois grandes grupos, dependendo da
potência instalada:
abaixo de 200 kW: sistemas de gaseificação de pequeno porte;
acima de 200 kW: ciclos a vapor.2
11.2.1
Figura 11.6 Atlas de Bioenergia do Brasil (Cenbio/IEE/USP, 2012a).
Neste capítulo não serão abordadas as tecnologias para cogeração a partir de biomassa, pois elas são discutidas
no Capítulo 12. Da mesma forma, não serão analisadas as configurações de ciclo a vapor, que são discutidas no
Capítulo 3. Por sua vez, as opções para aproveitamento energético de resíduos rurais e urbanos são apresentadas a
seguir, na Seção 11.4 deste capítulo.
A tecnologia de ciclo combinado (Seção 3.6 do Cap. 3), que corresponde à tecnologia mais eficiente para
conversão termelétrica, requer o uso de gaseificadores para produção do gás de síntese, para que possa ser utilizado
com biomassa, como fonte de energia.
Contudo, como discutido adiante nesta seção, a produção de gás de síntese em condições3 de alimentar uma
turbina a gás para o ciclo combinado não se mostrou viável nas plantas-pilotos então existentes, o que fez com que
elas fossem desativadas em passado recente (e, em muitos casos, também por problemas econômicos).
Assim sendo, aqui serão apresentadas de forma resumida as tecnologias de gaseificação e de ciclos a vapor de
pequeno porte, que são aplicadas à geração de energia descentralizada com biomassa e que são tecnologias
específicas para o aproveitamento energético de biomassa.
Gasei�cação de biomassa
A gaseificação é um processo termoquímico que transforma o carbono presente nas estruturas químicas dos
elementos, pela decomposição da matéria orgânica, em gás de síntese ou syngas (synthetic gas).
Os gaseificadores podem ser de fluxo contínuo ou batelada, sendo a técnica mais comum para a oxidação parcial
a utilização de um agente de gaseificação (oxigênio, ar ou vapor quente), em quantidades inferiores à
estequiométrica (mínimo teórico para combustão).
Os principais componentes do gás de síntese são o monóxido de carbono e o hidrogênio, mas esse gás também
contém dióxido de carbono e, dependendo das condições, metano, hidrocarbonetos leves, nitrogênio e vapor de água
em diferentes proporções.
https://jigsaw.minhabiblioteca.com.br/books/9788521633785/epub/OEBPS/Text/chapter12.html
https://jigsaw.minhabiblioteca.com.br/books/9788521633785/epub/OEBPS/Text/chapter3.html
A composição dos gases e a produção concomitante de combustíveis sólidos (carvão) e líquidos condensáveis
(pirolenhosos) dependem dos seguintes fatores: tipo de gaseificador, forma de fornecimento de energia ao processo,
uso ou não de vapor de água juntamente com comburente (ar, O2), tempo de retenção da carga, sistema de retirada
de gases e outros produtos e da matéria orgânica utilizada (Miranda, 2014).
A gaseificação de biomassa teve seu interesse renovado na década de 1980,4 a partir de resultados promissores
com a gaseificação de carvão, visando a reduzir as emissões poluentes e a aumentar a eficiência de conversão
termelétrica com a utilização dos ciclos combinados com turbina a gás. Entretanto, apesar da ideia inicial de que
essa seria uma tecnologia promissora, todas as plantas de gaseificação de grande porte foram desativadas, na
maioria dos casos por problemas técnicos na alimentação (caso dos gaseificadores pressurizados) e na limpeza dos
gases conforme necessidade da turbina a gás. Assim, as plantas de Maui5 (EUA), Värnamo6 (Suécia), Choren7
(Alemanha) e Arbre8 (Reino Unido), entre outras, foram fechadas (Sims, 2003; Soares, 2012).
Os sistemas de pequeno porte são comercializados basicamente por empresas indianas, com a tecnologia de leito
fixo, down-draft. As unidades com potência abaixo de 100 a 200 kW operam, na maior parte dos casos, alimentando
motores diesel em sistema dual (diesel-gás de síntese),9 embora haja algumas experiências com motor a gás
adaptado (não completamente comprovado). Esses sistemas são de simples operação e podem ser usados para
geração de energia na zona rural e em sistemas isolados em países em desenvolvimento. Há vários exemplos de
sistemas instalados na Índia (Bangalore) (IISc, 2010), Brasil/Amazônia (Cenbio/IEE/USP, 2006) e recentemente em
Cuba (GEF/Unido, 2014).10
A Tabela 11.1 apresenta algumas características gerais dos gaseificadores.
Tabela 11.1 Características dos gaseificadores
Características Variações
Poder calorí�co do gás produzido
Baixo: até 5 MJ/Nm3 (997 kcal/kg)
Médio: 5 a 10 MJ/Nm3 (997 a 1993 kcal/kg)
Alto: 10 a 40 MJ/Nm3 (1993 a 7972 kcal/kg)
Tipo de agente gasei�cador Ar, vapor de água, oxigênio, hidrogênio
Tipo de leito Fixo: cocorrente ou contracorrente
Fluidizado: borbulhante ou circular
Pressão de trabalho Baixa: pressão atmosférica
Pressurizado: até 6 Mpa (59,2 atm)
Natureza da biomassa Resíduos agrícolas, industriais ou sólidos urbanos
Biomassa in natura, peletizada ou pulverizada
Fonte: Miranda (2014).
Na grande maioria dos sistemas instalados atualmente, o agente gaseificador é o ar, o que faz com que o gás
produzido seja de baixo poder calorífico. Além disso, operam sob pressão atmosférica, pois os sistemas de grande
porte que operavam pressurizados acabaram sendo desativados.
O tipo de biomassa empregada está diretamente associada ao tipo de gaseificador.
Os gaseificadores de leito fixo necessitam de uma granulometria adequada e de umidade até 20 %. Para
biomassas menos densas, esses gaseificadores requerem que a mesma seja peletizada, o que na maior parte dos
casos inviabiliza o balanço energético e econômico.
A biomassa in natura ou pulverizada pode ser usada em gaseificadores de leito fluidizado, mas os projetos de
maior potência elétrica instalada ainda são poucos. Até 2014, a única planta de gaseificação em leito fluidizado para
geração de potência em maior escala para gerar energia elétrica de que se tem conhecimento (1 MW) encontrava-se
em Güssing, Áustria (GRE, 2014), sendo o gaseificador alimentado com cavaco de madeira e o gás de síntese
alimentado em um motor a gás.
As outras unidades de maior escala são apenas para geração de energia térmica. Isso ocorre porque o grande
gargalo tecnológico é a limpeza adequada do gás de síntese para alimentar o motor elétrico; por esse motivo, ou
seja, da dificuldade de limpeza dos gases, as plantas de grande porte construídas com a expectativa de alimentação
em turbinas a gás foram desativadas.
De maneira geral, a composição média do gás de síntese pode ser vista na Tabela 11.2.
Tabela 11.2 Composição média do gás de síntese
Componentes Concentração (%)
CO
H2
CH4
CO2
N2
H2O
8 a 25
13 a 15
3 a 9
5 a 10
45 a 54
10 a 15
Fonte: Miranda (2014).
Os principais tipos de gaseificadores são:
a) Gaseificadores de leito fixo
A biomassa a ser gaseificada move-se por ação da gravidade. Esses gaseificadores são construídos com um leito
fixo, no qual o combustível é suportado por uma grelha, podendo ser de fluxo ascendente (updraft ou
contracorrente) ou descendente (downdraft ou cocorrente) com relação ao gás produzido. É a tecnologia mais
difundida, conhecida e dominada operacionalmente, e vem sendo implementada em especial em pequenas escalas.
Na geração de energia elétrica, gaseificadores de leito fixo têm sido empregados na alimentação de motores de
combustão interna, em sistema de capacidades entre 1 kW e 200 kW.
Os gaseificadores deleito fixo de fluxo descendente (downdraft) possuem o oxidante, o ar, e o gás produzido
fluindo para baixo (Fig. 11.7), gerando gases com baixos teores de alcatrão e de material particulado. O baixo
rendimento, em torno de 15 a 20 % (Cenbio/IEE/USP, 2006), a dificuldade de manuseio (alimentação manual) e as
cinzas geradas são problemas comuns desses pequenos gaseificadores.
11.2.2
Figura 11.7 Gaseificador de leito fixo downdraft, Projeto Gaseifamaz. (Cenbio/IEE/USP, 2006).
Mais detalhes sobre gaseificadores de leito fixo encontram-se em Miranda (2014) e Soares (2012).
b) Gaseificadores de leito fluidizado
Nos equipamentos desse tipo, utiliza-se um material mantido suspenso em um leito de partículas inertes (em geral
areia), mantidas em movimento por fluxo de ar. Nesse movimento, a biomassa é arrastada de forma semelhante às
caldeiras de leito fluidizado. Esses gaseificadores podem ser do tipo borbulhante ou circulante, conforme a
velocidade com que o material atravessa o leito. No tipo borbulhante, a velocidade é de até 3 m/s, e, no circulante, o
material atravessa em velocidade mais alta (acima de 3 m/s), permitindo melhor mistura do ar com o combustível a
ser gaseificado.
Os gaseificadores de leito fluidizado podem ser pressurizados ou atmosféricos, dependendo da pressão de
trabalho, como indicado na Tabela 11.1. No entanto, a experiência mostrou que os gaseificadores pressurizados
apresentam dificuldades técnicas referentes ao sistema de alimentação da biomassa e ao sistema de limpeza do gás a
alta pressão/temperatura.
Mais detalhes sobre os sistemas de gaseificação de biomassa e seus status no mundo fogem ao escopo deste
trabalho, porém podem ser encontrados em Soares (2012), Worley e Yale (2012) e Bain (2012), assim como na
Agência Internacional de Energia (IEA Bioenergy, 2014).
Ciclos a vapor de pequeno porte
Os ciclos a vapor de pequeno porte, disponíveis para potências a partir de 200 kW, já são comercializados no País.
O primeiro projeto desse tipo foi instalado na Amazônia, na Ilha de Marajó, na Comunidade de Breves (PA), Projeto
Enermad (Cenbio/IEE/USP, 2008), onde foi instalado um sistema a vapor de 200 kW (Figs. 11.8 e 11.9).
Figura 11.8 Ciclo a vapor de 200 kW instalado no Projeto Marajó (PA), caldeira de biomassa (EBMA, 2008).
11.3
Figura 11.9 Comunidade de Porto Alegre de Curumu (PA), Projeto Enermad (EBMA, 2008).
A Figura 11.10 apresenta o fluxograma simplificado do sistema instalado.
O rendimento do ciclo é reduzido (16 % de acordo com Cenbio/IEE/USP, 2008), mas deve-se ter em mente o
aproveitamento energético de resíduos da serraria, que, de outro modo, não teriam um destino ambientalmente
adequado.
Figura 11.10 Fluxograma do ciclo a vapor de 200 kW instalado na Comunidade de Breves, Ilha de Marajó (PA), Projeto
Enermad (Cenbio/IEE/USP, 2008).
Outros sistemas de pequeno porte, em torno de 200 kW, vêm sendo estudados e instalados em plantas
beneficiadoras de arroz, operando com casca de arroz (subproduto do beneficiamento) (Mayer, 2007; Silva et al.,
2013).
Geração de energia a partir de biomassa nos setores industriais
11.3.1
A seguir, serão analisados os principais setores industriais que utilizam a biomassa (resíduos) para geração de
eletricidade, o que ocorre principalmente em processos de cogeração, muitas vezes com geração de excedentes,
como será analisado em cada caso.
Setor sucroalcooleiro
No setor sucroalcooleiro, o bagaço de cana, que é o resíduo da moagem da cana,11 é utilizado em sistemas de
aquecimento e geração de energia combinados (cogeração) nas usinas, para fornecer a energia térmica e
eletromecânica dentro destas,12 e para vender o excedente de energia elétrica para a rede comercial, com a vantagem
de que esse processo contribui para o elevado balanço energético do etanol de cana.13 As Figuras 11.11 e 11.12
ilustram as moendas de cana, nas quais é produzido o bagaço, e o transporte do bagaço em esteiras até a caldeira.
Observa-se também a enorme quantidade de bagaço produzida.
Figura 11.11 Moendas em usina de cana (acervo pessoal de S. Coelho).
Figura 11.12 Transporte do bagaço para a caldeira (acervo pessoal de S. Coelho).
As Tabelas 11.3 e 11.4 indicam a evolução da capacidade instalada de 2012 a 2013, no estado de São Paulo e no
Brasil, pela qual se pode verificar a expressiva contribuição de São Paulo na geração de eletricidade com biomassa.
Tabela 11.3 Capacidade instalada do setor sucroalcooleiro – biomassa, Brasil (MW)
2012 2013
8069 9332
Fonte: BEN (2014).
Tabela 11.4 Capacidade instalada do setor sucroalcooleiro – biomassa, estado de São Paulo (MW)
2012 2013
4238 5040
Fonte: BEN/SP (2014).
Parte dessa capacidade instalada é para uso próprio, pois todas as usinas de açúcar e álcool são autossuficientes
em termos de energia térmica e elétrica, e o restante corresponde à geração de excedentes. Segundo informações da
única, as Tabelas 11.5 e 11.6 (a seguir) indicam a evolução dos excedentes de eletricidade gerados a partir de
biomassa de cana-de-açúcar no Brasil e em São Paulo.
A evolução na geração de excedentes no Brasil ocorreu de forma lenta, em particular por falta de legislação
adequada e falta de incentivos, como discutido a seguir, neste capítulo.
As primeiras tecnologias implantadas para geração de energia elétrica utilizando o bagaço visavam apenas à
autossuficiência da usina, empregando a tecnologia de turbinas de contrapressão com vapor saturado de média
pressão (18-22 bar), produzindo uma quantidade de excedente pouco significativa. Com a liberalização do setor
elétrico brasileiro e os incentivos às fontes renováveis de energia, foram estimulados os investimentos para
aumentar a quantidade desse excedente. Esse incremento foi realizado, com frequência, a partir de um retrofit14 dos
sistemas existentes, mantendo a tecnologia de contrapressão e elevando a pressão até 40 bar. Atualmente, algumas
usinas já passaram da tecnologia de contrapressão para a de condensação e aumentaram a pressão, atingindo 100
bar.
A quantidade de excedentes em eletricidade que pode ser disponibilizada para a rede depende da tecnologia
adotada para a conversão e o consumo de vapor no processo. Poderia ser obtida uma melhoria substancial se se
adotasse uma tecnologia mais eficiente para a geração, combinada com a eletrificação do processo e a redução da
demanda de vapor, podendo atingir uma geração de excedentes de até 120 kWh por tonelada de cana,15 durante a
safra e a entressafra, segundo cálculos dos autores.
Tabela 11.5 Evolução da eletricidade exportada pelo setor sucroalcooleiro – Brasil*
  2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013**
MW médios 126 143 366 503 670 1002 1133 1381 1720
MWh 1.103.760 1.252.680 3.206.160 4.418.352 5.869.200 8.777.520 9.925.080 12.097.560 15.067.200
GWh 1104 1253 3206 4418 5869 8778 9925 12.098 15.067
Variação
anual
  13,5 % 155,9 % 37,8 % 32,8 % 49,6 % 13,1 % 21,9 % 24,5%
* Estimativa.
**Informação pessoal de Eduardo Leão (UNICA, 2014), considerando uma amostra de unidades que representa 94 % da moagem
de cana-de-açúcar do estado.
11.3.2
Fonte: UNICA (2014) a partir de dados do MME.
Tabela 11.6 Evolução da bioeletricidade exportada pelo setor sucroenergético – estado de São Paulo (MW médio)*
Ano MW médio
2007 268
2008 355
2009 434
2010 720
2011 688
2012 822
2013 952
*Informação Pessoal. Eduardo Leão (UNICA, 2014).
Fonte: Protocolo Agroambiental do Setor Sucroenergético Paulista (SMA, 2014); (UNICA, 2014).
Também a colheita de cana crua, introduzida em São Paulo em 2002 e que aos poucos se expandiu para outras
regiões, colabora para a maior disponibilidade de biomassa, com o possível aproveitamento energético da palha de
cana.16 Esse aproveitamento poderia aumentar os excedentes gerados, inclusive com a geração de energia na
entressafra. Algumas usinas já aproveitam a palha e analisam a possibilidade de prolongar o período de geração de
excedentes, o que seria positivamente importante na matriz elétrica brasileira, reduzindo a energia produzida da
queimade combustíveis fósseis.17
Setor de papel e celulose
No setor de papel e celulose a situação é diferente, pois, dependendo do tipo de indústria, o consumo de energia
elétrica é muito variável. Nas plantas de produção de celulose, o consumo é mais reduzido e há disponibilidade de
biomassa (licor negro18 e resíduos de madeira19); portanto, a possibilidade de geração de excedentes é maior, já
existindo unidades (como a Celulose Nipo-Brasileira (Cenibra), segundo Monteiro et al., 2012) que geram energia
para a rede. No caso das plantas de papel, isso não ocorre, pois não há geração de biomassa residual. No caso das
usinas integradas, produtoras de papel e celulose, há a disponibilidade de resíduos na planta em função da unidade
de celulose, mas o consumo de eletricidade na planta é elevado. Portanto, não é possível a geração de excedentes de
eletricidade.
Pela análise do gráfico da Figura 11.5 verifica-se que é elevada a capacidade instalada para geração com licor
negro (1530 MW, em 2016), mas a geração de excedentes não está disponível. Na Figura 11.13 a seguir, observa-se
que a matriz energética do setor de papel e celulose é predominantemente de licor negro e de biomassa.
11.3.3
Figura 11.13 Matriz energética do setor de papel e celulose por fonte (Bracelpa, 2014).
A Tabela 11.7 ilustra as diferenças entre os perfis energéticos em indústrias de papel e indústrias integradas. As
duas primeiras linhas da tabela correspondem a indústrias integradas, produtoras de papel e celulose; observa-se a
elevada quantidade de energia gerada a partir do licor negro e da biomassa, em particular quando comparada com a
energia comprada da rede. As duas linhas a seguir se referem a indústrias de papel que, por não terem
disponibilidade de resíduos (o único combustível é o gás natural comprado), não há energia gerada e toda a
eletricidade é fornecida pela rede.
A Figura 11.14 ilustra uma configuração típica de uma planta de cogeração em uma indústria integrada de papel
e celulose.
Observa-se a caldeira de recuperação do licor negro e a caldeira de biomassa, além de uma terceira caldeira
complementar, que era antes alimentada a óleo combustível e que atualmente vem sendo substituída por caldeiras a
biomassa, por motivos ambientais.20
Setor madeireiro
No setor madeireiro, a geração de eletricidade ainda é incipiente (4 MW instalados em 2016, segundo Aneel, 2016),
apesar das grandes possibilidades e da disponibilidade de resíduos.
As estimativas da disponibilidade de resíduos de madeira e resíduos florestais são incertas e dependem das
circunstâncias locais. A pouca informação disponível sobre esses parâmetros é decorrente em grande parte da
dispersão desse material no vasto território nacional. Sabe-se que as oportunidades estão inicialmente concentradas
no aproveitamento de resíduos dentro dos setores industriais que dispõem da matéria-prima, mas que não têm
necessidade de transportar seus resíduos.
Tabela 11.7 Matriz energética de indústrias integradas e de papel
Indústrias Matriz energética (MWh)
•
•
•
Térmica Elétrica
  Licor negro Biomassa Óleo Gás Gerada Comprada
Integradas 2.608.209 379.113 530.568 600.322 302.651 92.382
  1.925.526 616.279 360.792 0 256.591 238.152
Papel 0 0 0 241.774 0 123.000
  0 0 0 41.072 0 14.515
Fonte: BEN (2014).
Os resíduos de madeira gerados por ano no Brasil são estimados em 30 milhões de toneladas. A principal fonte
de resíduos é a indústria da madeira, que contribui com 91 % dos resíduos gerados, representado pelos seguintes
setores:
indústrias florestais: geração de resíduos provenientes do processo industrial da madeira. Nessa classe incluem-
se serrarias, laminadoras, painéis, compensados, entre outros;
reflorestamento: resíduos gerados na colheita florestal;
exploração de florestas nativas: fonte de resíduos gerados na extração e na gestão florestal.
Os resíduos de madeira de construção (3 %) e, finalmente, resíduos gerados em áreas urbanas (8 %) (MMA,
2009; STCP, 2011; SAE, 2011).
A Tabela 11.8 ilustra a porcentagem de resíduos gerados no campo, nas serrarias e nas movelarias, o que permite
verificar a enorme disponibilidade de resíduos não aproveitados adequadamente.
Tabela 11.8 Estimativa da quantidade de resíduos de madeira gerados no Brasil
Setor
Resíduos de madeira
(103 t/ano) (%)
Indústria madeireira 27.750 90,7
Construção civil 923 3,0
Áreas urbanas 1930 6,3
Fonte: Escobar, 2016.
Apenas uma parte do volume de resíduos gerados tem alguma exploração econômica, social ou ambiental. A
maior parte dos resíduos de madeira gerados na Região Amazônica, por exemplo, é abandonada ou queimada sem
aproveitamento para fins energéticos.
Nesse setor, cumpre observar o significativo potencial de geração de eletricidade com os resíduos de manejo de
florestas nativas, os quais chegam a atingir até 8 m3 por cada m3 de madeira (incluindo os processos de extração e
serrarias). As grandes empresas da indústria madeireira na Amazônia aproveitam esse potencial para produzir
carvão vegetal (Silva, 2007; Numazawa, 2009). Em particular, no caso de regiões isoladas, esse excedente pode ser
usado para aumentar o acesso à energia das comunidades, como mencionado na Seção 11.2.
11.4
11.4.1
Figura 11.14 Configuração típica de uma planta de cogeração em indústria integrada de papel e celulose (Coelho et al., 1996).
Atualmente, com os avanços conquistados na área da silvicultura no Brasil, são promissoras as expectativas
quanto ao uso da biomassa florestal como insumo para geração de energia, em substituição aos combustíveis
tradicionais, não somente por suas características energéticas, como também pelo potencial de redução dos gases de
efeito estufa. O Brasil é um dos maiores produtores de madeira proveniente de florestas plantadas, com mais de sete
milhões de hectares (Abraf, 2012), destacando-se na produção do Eucalyptus ssp.
A utilização da biomassa florestal como fonte de energia é, sem dúvida, a alternativa que contempla a vocação
natural do Brasil; além do mais, o custo da madeira plantada é baixo, em torno de 50 R$/tonelada, devido à curva de
aprendizado de mais de 60 anos em melhoramento genético no gênero Eucalyptus ssp., que hoje pode ser produzido
em diversas regiões do País (Macedo, 2001; Escobar, 2013).
No caso das florestas energéticas, trata-se de uma fonte de biomassa decorrente de plantações de curta rotação
(dois a três anos), isto é, florestas de crescimento rápido, apresentando maior número de plantas por hectare, visando
maior produção de massa seca em menor área útil.
As chamadas florestas energéticas, para o cultivo do Eucalyptus e Pinus, espécies com longa tradição no País,
poderiam ser destinadas à produção dessas florestas de crescimento rápido, que vêm atingindo valores próximos a
120 m3/ha (45 t/ha, massa seca) em ciclos de apenas um ano. Nesse contexto, as florestas plantadas para fins
energéticos apresentam um cenário bastante positivo. O desenvolvimento de uma produção em escala de Eucalyptus
e Pinus que aperfeiçoe a obtenção de energia a partir da biomassa florestal é fundamental para o aproveitamento
desse potencial.
Os avanços tecnológicos alcançados na geração de eletricidade a partir da biomassa sólida e no desenvolvimento
do setor florestal brasileiro (aumento de produtividade, melhoramento genético, redução de custos etc.) possibilitam
imaginar um cenário favorável para o desenvolvimento das plantações energéticas como fonte de matéria-prima
para a produção de biomassa florestal em grande escala, que possa atender à demanda térmica de alguns setores
nacionais e/ou internacionais de forma competitiva frente aos combustíveis tradicionais (Muller, 2005; Escobar,
2013).
Recuperação energética de resíduos urbanos e rurais
Resíduos rurais
A pecuária é uma atividade predominante em pequenas propriedades rurais. Além de fixar o homem no campo, é
uma atividade importante do ponto de vista econômico e social, pois a mão de obra empregada é tipicamente
familiar, constituindo uma importante fonte de renda e de estabilidadesocial.
Atualmente, o Brasil possui uma forte indústria produtora de proteína animal, graças ao investimento realizado
em organização, tecnologia e desenvolvimento de produtos ao longo de pelo menos seis décadas, por cooperativas e
indústrias chamadas integradoras.21
A questão ambiental passou a ser encarada sob a óptica da necessidade de se conciliar o desenvolvimento de
uma nação com o aumento no consumo de água e energia, associado à geração de resíduos, agravando-se o aspecto
relativo ao aumento de poluição. Nesse sentido, os diversos setores da produção animal começam a se organizar
para atender a três requisitos: a competitividade de seus produtos, sua boa aceitação no mercado, questões legais e
exigências dos mercados interno e externo (Lucas Jr.; Santos, 2000).
A esses dois requisitos deve-se associar a questão de sustentabilidade ambiental, diretamente ligada à disposição
adequada dos resíduos, bem como ao seu uso como fonte de energia sustentável. Os resíduos pecuários são aqueles
resultantes da atividade pecuária intensiva ou extensiva, como esterco e outros produtos resultantes da atividade
biológica dos bovinos, suínos, aves, entre outros. Esse tipo de resíduo é importante matéria-prima para a produção
de biogás, que pode ter papel fundamental no suprimento energético da zona rural.
O lançamento dos resíduos pecuários e agroindustriais, sem tratamento prévio, em corpos hídricos, provoca a
elevação da DBO22 da água, além da eutrofização e proliferação de doenças veiculadas pela água.
As atividades mais importantes para a produção e utilização do biogás são o manejo e a disposição dos dejetos
suínos, devido ao seu alto potencial poluidor e também pela criação em confinamento.
Segundo o Atlas de Bioenergia (Cenbio/IEE/USP, 2012a) mencionado antes, apenas para os resíduos
provenientes da suinocultura existe um potencial disponível de, aproximadamente, 226 MW, ou seja, cerca de 5134
MWh por dia de energia.
No entanto, a criação que possui maior potencial é a bovinocultura de corte, que gera cerca de 268 m3 de biogás
ao ano por animal, porém a dificuldade de utilização é que o principal sistema de criação é de forma extensiva, no
qual o resíduo permanece no campo, sendo utilizado como adubo. Segundo Coldebella (2006), no sistema intensivo
de produção de leite também existe um enorme potencial de geração de biogás, 357 m3 de biogás ao ano por animal.
Na avicultura de corte e poedeira, por mais que a geração por cabeça seja baixa (0,32 m3 de biogás/ano/animal),
a quantidade de cabeças do País é muito significativa, podendo ter até mesmo uma contribuição maior do que a de
bovinos e suínos.
No entanto, essas criações são unidades isoladas (granjas avícolas e de suínos), o que dificulta o tratamento do
efluente para a geração de biogás, além da viabilidade desse tipo de projetos depender de grande disponibilidade de
resíduos. Desse modo, talvez seja mais indicada uma solução integrada com diversos criadores.
Esse modelo de solução foi utilizado pelo Centro Internacional de Energias renováveis (CIBiogás), Condomínio
de Agroenergia para Agricultura Familiar da Microbacia do Rio Ajuricaba, criado pela Itaipu em parceria com a
Unesco23 (CIBiogás, 2014). Recentemente, o Centro iniciou os estudos e testes do ônibus movido a biometano24
(PTI, 2014).25
Para que esse projeto seja implantado em diversas regiões do Brasil, há necessidade de fortalecimento da cadeia
de produção de biogás, bem como melhoria na regulamentação.
Cabe ressaltar que cada região brasileira possui sistemas de criação diferenciados, e devem-se respeitar essas
diferenças para estimular a produção de biogás. Além disso, essa atividade produtiva é constante e sempre em
expansão, sendo importante para a balança comercial do Brasil.
Os motivos que dificultam sua maior difusão e uso originam-se da carência de informações dos criadores, pouco
acesso a tecnologias adequadas de tratamento, baixa capacidade de investimento e falta de incentivo. Se os dejetos
provenientes da pecuária fossem totalmente tratados e aproveitados para a geração de energia, contribuiriam para o
aumento da renda dos criadores, para o fortalecimento da geração distribuída e o alívio no consumo de energia da
rede do Sistema Interligado Nacional (SIN).
Em termos de tecnologia, a mais usada nos projetos mencionados é a biodigestão anaeróbia em reatores UASB,
apresentada na seção a seguir. Nos poucos projetos em desenvolvimento, o motor é a gás, adaptado para biogás
(Cenbio/IEE/USP, 2007; Lemos, 2013), o que pode apresentar uma barreira pela reduzida disponibilidade desses
motores no País.
11.4.2
11.4.2.1
Resíduos urbanos
E�uentes domésticos
As profundas desigualdades regionais existentes na infraestrutura de saneamento fazem da universalização e da
melhoria dos serviços de abastecimento de água, esgotamento sanitário, limpeza urbana, coleta de lixo e drenagem
urbana um objetivo a ser alcançado pelo Estado e conquistado pela sociedade brasileira ainda hoje (IBGE, 2011).
Segundo o Atlas de Saneamento (2011), na pesquisa realizada em 2000, 52,2 % dos municípios tinham serviço
de coleta, e em 2008 esse percentual passou para 55,1 %. Além disso, percebe-se que as diferenças regionais
permaneceram inalteradas. A Região Sudeste continua apresentando um percentual elevado de seus municípios com
coleta de esgoto, 95,1 %. A Região Norte é a que apresenta a menor proporção de municípios com coleta (13,3 %),
seguida da Região Centro-Oeste (28,3 %), da Região Sul (39,7 %) e da Região Nordeste (45,6 %).
Esses dados revelam que o sistema de tratamento de esgoto sanitário ainda continua insuficiente para atender à
demanda do setor, uma vez que apenas a metade dos municípios brasileiros faz coleta de esgoto e que grande parte
do esgoto coletado não recebe tratamento adequado antes de ser lançado nos corpos de água.
Diante de diversas alternativas para o tratamento do efluente, a digestão anaeróbia pode ser a mais viável nas
grandes cidades, onde a questão do espaço urbano é mais complexa. Os biodigestores são equipamentos utilizados
para digestão de matérias orgânicas presentes nos efluentes líquidos.
Dentre os diversos tipos de reatores e tratamentos anaeróbios, o biodigestor modelo RAFA (Reator Anaeróbio de
Fluxo Ascendente), cuja sigla original é UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), é o mais disseminado para o
esgoto sanitário. Esse tipo de biodigestor contém uma camada de lodo que permite a passagem do líquido e remove
os nutrientes orgânicos, gerando a fase gasosa. A digestão anaeróbia dos efluentes permite a diminuição da
quantidade de sólidos, bem como a redução de seu potencial poluidor, além de permitir a recuperação da energia na
forma de biogás (Fig. 11.15).
O potencial nacional de produção de biogás pelas Estações de Tratamento de Esgotos Sanitários (ETE),
estimado em 195.212 m3/dia (Salomon, 2007), é escassamente aproveitado e tem destinação insatisfatória. Por outro
lado, há alternativas tecnologicamente viáveis para o aproveitamento energético do biogás produzido nas ETE,
como uso em caldeiras, injeção na rede existente de gás natural, ou uso como combustível veicular. Cada uma
dessas alternativas de utilização implica, por sua vez, diferentes tipos de tratamentos do biogás, de forma a atingir os
requisitos técnicos para uma destinação específica.
Para cada um dos usos finais do biogás há distintas rotas tecnológicas, sendo necessária uma comparação dos
aspectos de sustentabilidade entre as opções. Por exemplo, no caso de uso de biogás para fins térmicos, as
experiências existentes utilizam o biogás sem separação do CO2, enquanto para uso veicular há necessidade de
separação/purificação do CH4.
11.4.2.2
Figura 11.15 Modelo de biodigestor UASB (Paques, 2013).
No Brasil, existe um projeto interessante de cogeração de energia elétrica em ETE da Companhia de
Saneamento de Minas Gerais (Copasa). O sistema de cogeração de energia elétrica da Copasa tem como objetivo
evitar que gases de efeito estufa (liberados no processo de tratamento deesgoto) sejam emitidos ao meio ambiente,
além de fornecer 90 % da energia consumida pela ETE Arrudas. O biogás gerado é canalizado para a estação
termelétrica instalada na ETE, onde é queimado, acionando as turbinas (turbinas a gás) que produzem eletricidade.
A ETE Arrudas é a única Estação, em toda a América Latina, a contar com essa tecnologia. O sistema tem
capacidade de produção de 2,4 MW, o suficiente para abastecer cerca de três mil residências (Copasa, 2013). Na
verdade, a tecnologia de uso de turbinas a gás para biogás das ETE foi trazida pela primeira vez para o Brasil por
intermédio do projeto-piloto EnergBiog em 2001-2005, realizado pelo Cenbio/IEE/USP e a Sabesp
(Cenbio/IEE/USP, 2012b), financiado pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), que pela primeira vez na
América Latina implantou turbinas a gás para biogás.
Quanto à utilização do biogás em veículos, o projeto mais recente foi a implantação do sistema de purificação do
biogás produzido na ETE de Franca (SP), da Sabesp, para que parte do biogás seja processado26 e utilizado como
combustível para veículos na frota da Sabesp da região de Franca (Sampaio, 2014), gerando economia em termos de
combustível e trazendo benefícios com a redução das emissões de poluentes (Sabesp, 2014).
Resíduos sólidos
Os resíduos sólidos com as seguintes origens: domiciliar, poda, varrição, comercial e industrial, que são não
perigosos, denominam-se resíduos sólidos urbanos (RSU), de acordo com a classificação estabelecida no Art. 13o da
Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) — Lei no 12.305 de 2 de agosto de 2010, regulamentada pelo
Decreto no 7.404, de 23 de dezembro de 2010.
De acordo com a Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais (Abrelpe, 2012),
a geração de RSU no Brasil cresceu 1,3 %, entre 2011 e 2012, índice que é superior à taxa de crescimento
populacional urbano no País no período, que foi de 0,9 %. Em 2012, o Brasil gerou cerca de 63 milhões de
toneladas de RSU, sendo coletadas apenas cerca de 57 milhões de toneladas. Ou seja, mais de seis milhões de
toneladas receberam destino incerto e sanitariamente inadequado, sendo vetores de doença e poluição do meio
ambiente. De todo o RSU coletado no País, apenas 58 % são destinados a aterros sanitários e, por ano,
aproximadamente 27,8 milhões de toneladas são enviadas a aterros controlados ou lixões, onde não recebem o
tratamento final adequado.
A PNRS estabelece claramente a distinção entre resíduo/rejeito e destinação final/disposição final. O resíduo,
após a destinação final, se torna o rejeito que deverá ter a disposição final em aterros sanitários. A destinação e a
disposição devem obedecer a normas operacionais específicas, de modo a minimizar os impactos ambientais
adversos e a evitar danos ou riscos à saúde pública e à segurança. A destinação final inclui tratamento e recuperação
por processos tecnológicos disponíveis e economicamente viáveis, como a reutilização, a reciclagem, a
compostagem, a recuperação e o aproveitamento energético.
Assim, a PNRS proíbe, a partir de 2014 (agora postergado para 2017), dispor em aterros sanitários qualquer tipo
de resíduo que seja passível de reutilização ou reciclagem, bem como o uso de lixões (inclusive para rejeitos).
Em função da considerável fração orgânica do RSU e de seu poder calorífico, as tecnologias disponíveis para o
aproveitamento energético de RSU compreendem processos termoquímicos (combustão, pirólise, gaseificação) e
processos biológicos (digestão anaeróbia).
Figura 11.16 Processo de incineração para RSU. Planta em Nuremberg (Coelho, 2016).
A seguir, apresentamos as tecnologias mais usadas para aproveitamento de RSU.
a) Incineração (waste-to-energy)
Dentre os processos termoquímicos, o mais disponível em escala comercial e mundialmente difundido é a
incineração, que converte os resíduos em calor, escória, cinzas e gases de combustão. O calor pode ser utilizado em
outros processos produtivos ou produzir vapor em caldeiras e, por meio de turbinas, gerar energia elétrica. A
escória, geralmente formada pelos componentes inorgânicos dos resíduos, possui metais ferrosos e não ferrosos que
podem ser separados e destinados à reciclagem. As cinzas e o pó de filtro (material particulado proveniente dos
equipamentos de controle de poluição ambiental) são rejeitos e precisam ser depositados em aterro industrial.
Os gases de combustão devem ser limpos de contaminantes (principalmente dioxinas, furanos e metais pesados)
e material particulado até atingir os níveis impostos pela legislação ambiental antes de serem emitidos na atmosfera.
Nesse ponto, é importante uma legislação rígida para controle das emissões de poluentes, como ocorre no estado de
São Paulo. A Resolução SMA/SP-079, de 4 de novembro de 2009, estabelece as diretrizes exigidas no
licenciamento, condições operacionais, limites de emissão, critérios de controle e monitoramento (São Paulo, 2010).
A Figura 11.16 ilustra o processo de incineração em Nuremberg, e a Figura 11.17 se refere a uma planta de
incineração em Portugal (Valorsul, Lisboa).
b) Gaseificação de RSU
Por sua vez, a tecnologia de gaseificação no Brasil começa a ser testada, em particular em plantas-pilotos como a da
Carbogás (Carbogás, 2014), de Mauá (SP), Figura 11.18.
Essa planta-piloto possui um gaseificador de 1 MWt,27 que opera também com RSU (RDF),28 produzindo o gás
de síntese, que é alimentado em um motor de ciclo de Otto para geração de eletricidade.
Essas duas tecnologias têm capacidades diferentes e são usadas em situações distintas. Os sistemas de
incineração têm uma potência mínima de 10 MW e, para potências abaixo desse valor, os sistemas de gaseificação
são os mais indicados.
A Tabela 11.9, ilustra as diferentes opções de aproveitamento energético para os diferentes tamanhos de
municípios existentes no País.
Tabela 11.9 Tecnologias adequadas para os pequenos municípios no Brasil (Coelho, 2016)
Quantidade de RSU Potencial de geração de eletricidade
1200 t/dia (grandes municípios) 20 MW (incineração)
60 t/dia (município de 60 mil pessoas) 1 MW
5 t/dia (município de 5000 pessoas) 75 kW aproximadamente (gasei�cação)
Figura 11.17 Planta de incineração de RSU. Planta Valorsul, em Lisboa, Portugal (acervo, S. Coelho, visita de 2014).
c) Tratamento mecânico biológico
O aproveitamento energético de RSU por processo biológico se dá por meio de processo de digestão anaeróbia
realizado em digestores fechados e pode ser dividido em quatro fases: pré-tratamento, digestão de resíduos,
recuperação de gás e tratamento de resíduos. O pré-tratamento envolve a separação mecânica do material não
digerível, a fim de remover os materiais indesejáveis e aqueles que podem ser reciclados, como vidros, metais,
plásticos, entre outros, e a trituração da fração orgânica para obtenção de um material homogêneo. Esse método
ficou conhecido como tratamento mecânico biológico (TMB): a parte mecânica é o pré-tratamento, e a parte
biológica é a decomposição da fração orgânica do RSU.
A matéria orgânica separada e triturada no processo mecânico é encaminhada ao tratamento biológico, no qual
sofre decomposição anaeróbia em biodigestores, produzindo biogás, um subproduto sólido e outro líquido. O
material sólido, em geral, é maturado e comercializado como composto orgânico. O efluente líquido pode
igualmente ser usado como biofertilizante, ou precisa ser enviado para estação de tratamento de esgoto. Os rejeitos
sólidos são encaminhados para aterros sanitários. Alternativamente, a matéria orgânica pode ser destinada à
compostagem, porém, por ser um processo aeróbio, não ocorre a formação de biogás, não havendo, por conseguinte,
geração de energia.
Figura 11.18 Planta de gaseificação de RSU da Carbogás, em Mauá (SP) (acervo, S. Coelho, visita de 2014).
É importante frisar que o objetivo maior desses processos não é a geração de energia, e, sim, a destinação final,
tratamento dos RSU, ou seja, a transformação desses resíduos em rejeitos para a disposição final nos aterrossanitários, segundo diretrizes da PNRS.
d) Aterros sanitários
O aterro sanitário consiste no confinamento do material depositado no solo, que é compactado e coberto com
camadas de terra, com a finalidade de isolar o material do meio ambiente. Por enquanto, os aterros sanitários
recebem os RSU in natura, sem nenhum pré-tratamento, o que não mais ocorrerá com a introdução da PNRS.
O aterro sanitário deve atender a normas ambientais e operacionais específicas, como impermeabilização do solo
e extração de biogás e chorume, de modo a evitar danos à saúde pública e à segurança, minimizando os impactos
negativos.
A coleta de biogás em um aterro sanitário ocorre por exaustão forçada, promovida pelos sopradores instalados
no sistema. O biogás é transportado por uma rede de tubulação conectada à planta de extração, promovendo-se
posteriormente sua queima em flare ou, por outro lado, sua destinação a outros usos finais, como o aproveitamento
energético.
Note que quando o aterro sanitário passar a receber apenas rejeitos, a tendência será de que não ocorra mais
produção de biogás, uma vez que a matéria orgânica dos rejeitos é nula ou muito pequena para que ocorra a digestão
anaeróbia. Entretanto, a matéria orgânica que já havia sido aterrada continuará a produzir biogás, que deve ser
captado e, posteriormente, queimado em flare ou utilizado para outras finalidades energéticas.29
Figura 11.19 Variação em porcentagem dos reservatórios (PDE 2015-2024).
A energia proveniente dos RSU ganha importância ante às novas políticas de geração de energia a partir de
biomassa e de outras fontes renováveis, visto que podem reduzir o consumo de combustíveis fósseis. Em geral, os
aterros sanitários têm alta capacidade de geração de energia elétrica a partir do biogás. A energia gerada pode
diminuir a sobrecarga das concessionárias, além de reduzir a emissão de gases de efeito estufa, pois o metano,
principal constituinte do biogás, é transformado em gás carbônico, com potencial de aquecimento global vinte e
uma vezes menor. Além disso, existe a possibilidade de o aterro comercializar a energia elétrica excedente com a
concessionária local.
Entretanto, é importante recordar a enorme quantidade de lixões existentes no Brasil, para onde os RSU ainda
são destinados inadequadamente ou, no máximo, depositados em aterros controlados, como antes mencionado
(Abrelpe, 2012). A PNRS pretende não apenas acabar com os lixões — já proibidos no País há muito tempo sem
que essa proibição seja cumprida — mas também impedir a disposição de resíduos in natura em aterros.
Uma questão frequentemente levantada se refere aos aspectos sociais das tecnologias de aproveitamento
energético, considerando-se a importante questão social dos catadores. Há frequentemente o temor de que essas
11.5
•
•
tecnologias eliminem o trabalho dos catadores que, apesar de ser insalubre, corresponde à única fonte de renda de
um grande número de trabalhadores não qualificados. Contudo, é importante notar que mesmo na União Europeia,
onde a incineração ocupa um espaço cada vez maior, sua implantação ocorre em conjunto com a coleta seletiva.
Segundo Kholer (2010), em 2008 a Alemanha possuía 35 %dos resíduos tratados em plantas de incineração,
enquanto 65 % eram reciclados. Na França, 36 % eram dispostos em aterros, 32 % tratados em incineradores e 33 %
reciclados, demonstrando que não há incompatibilidade entre as tecnologias de conversão energética e a reciclagem
(no caso do Brasil, a coleta seletiva é feita pelos catadores).
Aspectos econômicos e regulatórios
A biomassa ganhou destaque no Brasil, em particular com a expansão da cana-de-açúcar para a produção de etanol.
Com a evolução da eficiência energética no processo de cogeração, os empreendedores notaram que a energia
gerada poderia suprir não somente o consumo interno, como gerar excedentes, trazendo um importante aumento de
receita para o setor sucroalcooleiro.
Nesse contexto, a Lei Estadual no 11.241 (setembro de 2002) trouxe uma importante contribuição para a
evolução da biomassa no setor elétrico, uma vez que determinou o fim gradual da queima de resíduos de colheitas
de cana-de-açúcar e o fim da colheita manual, tornando o processo mais eficiente. A Lei no 11.241 foi ainda
complementada pelo Protocolo Ambiental de 2007, que antecipou os prazos legais paulistas para a eliminação da
prática da queima.
O grande precursor da fonte de biomassa na matriz energética brasileira foi o Programa de Incentivo às Fontes
Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), criado pelo governo federal em 2002, por meio da Lei no 10.438. O
intuito do programa era incentivar as fontes: eólica, biomassa e pequenas centrais hidrelétricas (PCH), com a
contratação de 3300 MW de potência instalada (1100 MW de cada fonte). O programa resultou na contratação de
685 MW da fonte de biomassa, em lugar da contratação dos 1100 MW, pois os preços baixos ofertados afastaram os
investidores, fazendo com que o restante fosse dividido entre eólica e PCH.
A partir de 2004, a matriz energética brasileira passou a ter sua expansão realizada por intermédio de leilões. Na
oferta do leilão há um único produto: a garantia física do empreendimento, devendo os vendedores competir entre
si, independentemente da tecnologia, porte, localização e fonte.
Nesse contexto, tanto a biomassa quanto outras fontes poderiam ter maior participação na matriz energética
brasileira, uma vez que, no intervalo de 2012-2014, praticamente todos os leilões de energia nova que tiveram
projetos inscritos concorrendo com as eólicas sofreram derrotas. Isso porque estas, por seu turno, vêm conseguindo
preços mais competitivos que as demais fontes.
O desenvolvimento da eólica no Brasil contou com fatores estruturais e conjunturais: incentivos promovidos
pelo governo, conjuntura favorável do mercado externo e desenvolvimento do mercado interno (Kawana, 2013). Em
maiores detalhes, Kawana (2013) cita que esses fatores são:
fatores estruturais: progresso da indústria interna, aumento da capacidade de produção de energia eólica, modelo
de leilão favorável e condições de financiamento;
fatores conjunturais: desoneração de impostos (Imposto sobre Produto Importado – IPI e Imposto de Circulação
de Mercadorias e Serviços – ICMS) nos investimentos, facilitando assim investimentos na infraestrutura dos
parques.
Vale ressaltar que os incentivos promovidos pelo governo na isenção de impostos são exclusivos para a energia
eólica, deixando as outras fontes renováveis em desvantagem competitiva.
O retrato dessa vantagem foi o resultado dos leilões de energia nova, realizados ao longo de 2012-2014. Amaral
(2014) retrata que nos leilões 12o LEN, 13o LEN, 15o LEN, 16o LEN, 17o LEN, 18o LEN e 19o LEN quase 50 % da
energia nova viabilizada foi de fonte eólica, em sua maioria na Região Nordeste do país.
Esse cenário passou a mudar no leilão A-5, realizado em 28 de novembro de 2014, em que houve a contratação
de 2742,5 MWméd, sendo destes 2303,7 MWméd oriundos de fontes térmicas e somente 415 MWméd de fontes
eólicas. Isso porque houve diferenciação entre produtos, quando as térmicas partiram de um preço teto de R$
209,00/MWh e as eólicas de R$ 137,00/MWh. Esse movimento de diferenciação de compra por tipo de fonte se
estendeu para os leilões seguintes, trazendo uma maior diversificação da matriz energética brasileira.
11.6 Barreiras e propostas de políticas
As várias causas da crise do setor elétrico — que há algum tempo ocorre no país — têm sido amplamente discutidas
e parecem ser bem compreendidas: a expansão do sistema de hidrelétricas, fonte principal de eletricidade no Brasil,
tem sido feita nas últimas décadas em usinas a fio d’água, isto é, sem reservatórios de água que mantenham as
usinas em funcionamento, o que é ainda mais agravado quando não chove durante longos períodos de tempo.
Desde a década de 1980, a cada período seco na Região Sudeste, surgiam discussões sobre como complementar
a geração hidrelétrica com reservatórios baixos pela falta de chuva. Apesar de inúmerasdiscussões com os atores
envolvidos, não havia continuidade nessas discussões. Por parte dos órgãos governamentais, havia o desinteresse
pela geração descentralizada, cujos benefícios ainda não eram (re)conhecidos por parte dos setores envolvidos;
faltava interesse por uma nova forma de energia cuja produção era considerada arriscada.
No entanto, devido às pressões ambientais, a perspectiva de expansão das hidráulicas, dentro do Plano Decenal
de Expansão (referência), se mantém como a atual, ou seja, expansão da matriz hidráulica sem que se expandam os
reservatórios. A Figura 11.19 a seguir retrata o acréscimo de reservatório (2 %) dentro do plano decenal.
Segundo o PDE 2015-2024, está prevista uma expansão de quase 30 % na capacidade instalada da fonte
hidráulica, enquanto os reservatórios aumentariam somente 1 %.
Com a mudança de visão do governo, grandes hidrelétricas, com grandes reservatórios, deixaram de ser o foco
para a expansão da matriz brasileira. Mesmo assim, mantendo a matriz renovável e dependente de recursos naturais,
começou-se, portanto, a abrir espaço para outras fontes renováveis: biomassa, PCH e eólicas.
Com o Proinfa, programa já citado anteriormente, em 2000, novas esperanças apareceram, mas de curta duração.
Após a lei aprovada, as simulações de tarifas feitas pela academia não foram aceitas pelo governo, que as
considerou muito elevadas para biomassa.
Em sequência, políticas especiais para a energia eólica foram consideradas indispensáveis, e inúmeros
incentivos fiscais foram, por conseguinte, destinados a ela, visando à incorporação das energias renováveis na
matriz energética brasileira.
Os resultados foram excelentes, pois os custos de geração caíram de forma significativa, e a energia eólica
passou a ser extremamente competitiva do ponto de vista econômico, de modo que, hoje, corresponde à maior parte
da energia contratada nos leilões. Essa incentivada expansão da eólica inibiu, por outro lado, a expansão das fontes
PCH e biomassa.
Quanto aos empreendimentos de biomassa, em particular à geração de excedentes com resíduos de cana, apesar
das vantagens ambientais e estratégicas e do enorme potencial (mais de 10 mil MW excedentes), eles permanecem,
na maior parte, inviabilizados.
A justificativa para tal procedimento é garantir a modicidade tarifária, isto é, o preço mais baixo da energia
produzida que, em tese, favoreceria às camadas mais pobres da população. Trata-se de uma visão equivocada, pois,
por questões técnicas, diferentes formas de geração de eletricidade têm custos diferentes de produção e têm também
fortes componentes regionais.
Se a energia eólica gerada no Ceará for consumida no Rio de Janeiro, será preciso construir as linhas de
transmissão apropriadas. Além disso, gerar eletricidade para ricos e pobres custa o mesmo. Um sistema mais
aperfeiçoado de tarifas de energia elétrica que visasse a atender aos mais pobres seria útil.
Nesse sentido, é importante frisar que grande parte dos projetos viabilizados de energia eólica se situa na Região
Nordeste do País, devido ao potencial meteorológico da região, enquanto grande parte do consumo se situa na
Região Sudeste. Esse cenário, no âmbito do planejamento de expansão energética do País, retrata que haverá
futuramente um descasamento entre garantia física e carga, em que, de forma mandatória, a energia gerada terá de
percorrer grandes distâncias até seu ponto de consumo. Ademais, pode-se afirmar que os custos da construção de
linhas de transmissão e das perdas dessa transferência de energia em grandes distâncias não estão sendo
contabilizados nos leilões (Amaral, 2014).
Se as políticas atuais forem mantidas, o Brasil passará de uma matriz energética limpa, com predominância de
renováveis, para uma matriz energética com maior participação de fósseis, elevando suas emissões de carbono cada
vez mais, uma vez que essas fontes não renováveis contribuirão para garantir o suprimento de energia.
Assim sendo, leilões regionais e por tipo de fonte poderiam trazer um maior equilíbrio para a matriz brasileira,
bem como maior oportunidade a fontes como a biomassa, com maior possibilidade de viabilização de projetos, por
exemplo, na Região Sudeste do País.
Leilões por fonte permitiriam maior diversidade na geração do Brasil, possibilitando a complementaridade no
âmbito da matriz e garantindo maior segurança no suprimento de energia (uma vez que um tipo de recurso natural
pode suprir a ausência do outro). Já os leilões regionais permitem que os projetos sejam viabilizados próximos ao
centro de carga, evitando, desse modo, gastos com grandes linhas de transmissão e perdas na transferência.
Enfim, há necessidade de políticas públicas adequadas para a efetivação da bioenergia na Matriz Energética
Nacional. Vários países estão criando incentivos financeiros e políticos para aumentar a participação da biomassa,
seja na colaboração para o acesso à energia, seja para a redução de gases efeito estufa, diferentemente do que ocorre
no Brasil, apesar de seu enorme potencial de biomassa.
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_______________
1 O caso das cascas de arroz corresponde a uma situação interessante, em que o uso energético foi viabilizado considerando o custo
evitado da disposição em aterros (Mayer et al., 2007).
2 No Brasil, essa é a menor potência elétrica para a qual há turbinas a vapor para serem usadas em ciclos a vapor.
3 As turbinas a gás necessitam de um gás extremamente limpo para ser alimentado em seus bicos de injeção, o que se revelou
bastante difícil, como discutido adiante.
4 Durante a Segunda Guerra Mundial, gaseificadores bastante rústicos foram utilizados em automóveis, substituindo derivados de
petróleo por biomassa, com emissões de poluentes bastante elevadas.
5 Gaseificação de bagaço de cana em sistemas de leito fluidizado pressurizado.
6 Gaseificação de madeira em sistemas de leito fluidizado pressurizado (SEA, 2009; GCEP, 2004).
7 Detalhes da tecnologia não divulgados (Energy Trends, 2011).
8 Gaseificação de biomassa em sistemas de leito fluidizado atmosférico (Biomass Magazine, 2010).
9 80 % gás de síntese, 20 % diesel.
10 Projeto GEF/Unido. Nesse projeto a unidade de 50 kW em Cocodrilo, Isla de la Juventud, opera de forma satisfatória. (Visita
pessoal S. Coelho, 2014.)
11 O bagaço de cana corresponde a aproximadamente 30 % da cana moída, com uma umidade em torno de 50 %.
12 Uma usina média no Brasil tem uma moagem de 300 toneladas de cana por hora, produzindo 90 toneladas de bagaço.
13 O balanço de energia (relação entre a energia produzida na forma de etanol e a energia fóssil consumida no processo) no caso do
etanol de cana é de 8-10, enquanto para os outros tipos de etanol (de milho, trigo, beterraba, entre outros) este valor gira em torno
de 1-2, pois o consumo de energia no processo de produção de etanol é à base de energia fóssil (carvão e/ou gás natural).
14 Reforma dos sistemas existentes.
15 Nessa configuração é utilizado todo o bagaço disponível (50 % de umidade) e 40 % da palha (15 % de umidade) em sistemas de
caldeiras de alta pressão (80 bar) e turbinas de extração-condensação, com redução no consumo de vapor de processo para 320 kg
de vapor por tonelada de cana (1,5 bar).
16 A palha de cana corresponde a aproximadamente 30 % da cana moída, com umidade aproximada de 15 %.
17 Há atualmente em desenvolvimento sistemas de uso do bagaço excedente e da palha para produção de etanol de segunda
geração. Entretanto, deve ser garantida sua disponibilidade para a geração de energia na planta de produção de etanol, de forma a
garantir a manutenção do balanço positivo de energia do etanol de cana do Brasil, o que corresponde a enorme vantagem
ambiental e estratégica frente ao etanol de milho, trigo e/ou beterraba.
18 O licor negro é o subproduto da produção de celulose e seu uso energético se dá nas caldeiras de recuperação, em que eles é
queimado para recuperar os produtos químicos do processo de digestão para a produção da celulose.
19 Os resíduos de madeira correspondem a cascas e demais resíduos da produção dos cavacos para a planta de celulose. Algumas
indústrias aproveitam também resíduos de madeira das florestas plantadas, usadas para a produção de celulose, mas esse processo
é variável, uma vez que depende dos custos de transporte até a planta.
20 As indústrias integradas que fizerem essa substituição, em geral, aproveitam e solicitam os créditos de carbono correspondentes
ao Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL).
21 Em decorrência dessa mudança no modelo de produção, o País está bem situado no mercado internacional e vem conseguindo
aproveitar o crescimento da demanda que está acompanhando tanto o deslocamento da produção por sua inviabilização ambiental
na Europa e em alguns países da Ásia, quanto o crescimento da renda.
22 DBO – Demanda Biológica de Oxigênio.
23 O projeto é composto de 33 propriedades rurais que somam um plantel de aproximadamente 400 vacas e 5000 cabeças de
suínos. Na área da Microcentral, o biogás produzido oferece três possibilidades de conversão: energia elétrica, energia térmica e
energia veicular.
24 A ação faz parte de um projeto executado, de maneira conjunta, pela Itaipu Binacional, Fundação Parque Tecnológico Itaipu,
Scania do Brasil, Granja Haacke e Centro Internacional de Energias Renováveis (CIBiogás-ER). O objetivo é demonstrar,
monitorar e regulamentar a produção de biogás transformado em biometano por meio de filtros específicos, como alternativa para
a mobilidade rural e urbana.
25 Ainda segundo PTI (2014), o biometano utilizado na iniciativa é produzido na Granja Haacke, localizada no município de Santa
Helena (PR) e integrante do conjunto de unidades de demonstração do CIBiogás-ER. A granja tem um plantel de mais de 80 mil
galinhas poedeiras e 750 bovinos de corte, que produzem ao todo 960 metros cúbicos de biometano por dia com os dejetos
gerados.
26 Remoção de impurezas, umidade, ácido sulfídrico (H2S) e dióxido de carbono (CO2) para que o biogás se transforme em
biometano, com concentrações de metano acima de 95 %.
27 MW térmico.
28 Refused Derived Fuel, em inglês (combustível derivado de resíduo).
29 A partir do momento em que os RSU são aterrados em aterro sanitário, a matéria orgânica presente começa a entrar em
decomposição, gerando o biogás. A curva de produção