Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte

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1 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável

2 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Produto 6 Resumo Executivo Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento - PNUD Ministério do Meio Ambiente - MMA

3 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Índice I. Introdução...1 II. Objetivo...2 III. Geração de energia elétrica a partir de biogás...2 IV. Potencial de Geração de Energia a partir da geração de Metano proveniente de Esgotamento Sanitário...3 IV.1. Biogás Gerado pelo Tratamento de Esgoto...3 V. Alternativas para Deposição de Resíduos Sólidos em Pequenos Municípios...5 V.1. Consórcios Públicos...5 VI. Metodologia para Análise do Potencial de Geração de Energia Elétrica pelo Biogás de Disposição de Resíduos Sólidos...6 VI.1. Seleção do Universo de Pesquisa...6 VI.2. Visitas Técnicas...8 VI.3. Método adotado para cálculo do potencial de geração de biogás.9 VII. Potencial de Geração de Energia a partir da geração de Metano proveniente da Disposição de Resíduos Sólidos...9 VII.1. Resultados da Pesquisa...9 VII.1.1. Resultados da pesquisa VII.2. Potencial de Geração de Energia Elétrica pelo Biogás VII.3. Modelagem de Viabilidade Econômica VII.3.1. Investimentos VII.3.1. Receitas VII.3.2. Custos Operacionais e Financeiros VII.4. Análise de Viabilidade Econômica para os Locais Pesquisados 16 VII.4.1. Resultados agregados dos 56 locais VII.4.2. Resultados agregados pelas cinco regiões do País VII.5. Análise de Viabilidade Genérica ao Longo do Espectro de Potenciais de Geração de 1MW a 30MW VII.5.1. Vazadouros a céu aberto (lixões) VII.5.2. Aterros sanitários VII.5.3. Ressalvas quanto à modelagem VIII. Mecanismos de Políticas Públicas VIII.1. Simulação de Viabilidade Econômica para Seis Possíveis Intervenções Públicas VIII.1.1. Taxa de financiamento subsidiada VIII.1.2. Financiamento de longo prazo VIII.1.3. Isenção fiscal VIII.1.4. Tarifa de energia elétrica subsidiada VIII.1.5. Créditos de carbono subsidiados... 34

4 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável VIII.1.6. Partilha da receita oriunda da comercialização dos créditos de carbono com as prefeituras dos municípios VIII.2. Contexto das Políticas Públicas VIII.3. Fontes de Financiamento IX. Conclusões X. Recomendações... 42

5 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Lista de Tabelas Tabela 1 - Resumo das principais informações da pesquisa Tabela 2 - Resultados sumarizados da pesquisa Tabela 3 - Potencial energético dos 56 locais pesquisados Tabela 4 - Indicadores de viabilidade agregada Tabela 5 - Indicadores de viabilidade econômica por região Tabela 6 - Correlação indicativa entre quantidade de habitantes atendidos por local de disposição e a potência energética correspondente Tabela 7 - Comparativo de custos de implantação por tipologia

6 Lista de Gráficos Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Gráfico 1 - Potencial energético dos 56 locais pesquisados Gráfico 2 - Investimento em R$/MW por regiões do país (eixo esquerdo) e o valor presente líquido médio em R$ MM (eixo direito) Gráfico 3 - Custo do MW para vazadouros a céu aberto (lixões) Gráfico 4 - Valor presente líquido em milhões de reais para vazadouros a céu aberto (lixões) Gráfico 5 - Custo em reais por megawatt para aterros sanitários Gráfico 6 - Valor presente líquido para aterros sanitários com geração de energia elétrica e crédito de carbono e apenas geração de energia elétrica (milhões de reais) Gráfico 7 - Resultados de viabilidade para simulação de taxa de financiamento subsidiada - vazadouros a céu aberto (lixões) Gráfico 8 - Resultados de viabilidade para simulação de taxa de financiamento subsidiada - aterros sanitários Gráfico 9 - Resultados de viabilidade para simulação de taxa de financiamento de longo prazo - vazadouros a céu aberto (lixões) Gráfico 10 - Resultados de viabilidade para simulação de taxa de financiamento de longo prazo aterros sanitários Gráfico 11 - Resultados de viabilidade para simulação de isenção fiscal - vazadouros a céu aberto (lixões) Gráfico 12 - Resultados de viabilidade para simulação de isenção fiscal - aterros sanitários Gráfico 13 - Resultados de viabilidade para simulação de taxa de energia elétrica subsidiada - vazadouros a céu aberto (lixões) Gráfico 14 - Resultados de viabilidade para simulação de taxa de energia elétrica subsidiada - aterros sanitários Gráfico 15 - Resultados de viabilidade para simulação de créditos de carbono subsidiados - vazadouros a céu aberto (lixões) Gráfico 16 - Resultados de viabilidade para simulação de créditos de carbono subsidiados - aterros sanitários Gráfico 17 - Resultados de viabilidade para simulação de partilha da receita oriunda da comercialização dos créditos de carbono com as prefeituras - vazadouros a céu aberto (lixões) Gráfico 18 - Resultados de viabilidade para simulação de partilha da receita oriunda da comercialização dos créditos de carbono com as prefeituras - aterros sanitários Gráfico 19 - Participação na energia elétrica de biomassa (54 GW no total)

7 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Glossário Ação antrópica ou antropogênica: Qualquer atividade desenvolvida pelo homem sobre o meio ambiente, independentemente de ser maléfica ou benéfica. Acidogênicas: Capacidade de decompor a matéria orgânica, formando compostos mais simples, como ácidos solúveis. Os subprodutos formados são principalmente água, hidrogênio e dióxido de carbono. Aquecimento global: Intensificação do efeito estufa natural da atmosfera terrestre, em decorrência de ações antrópicas, responsáveis por emissões e pelo aumento da concentração atmosférica de gases que contribuem para o aumento de temperatura média do planeta, provocando fenômenos climáticos adversos. Aterro Sanitário: Forma de disposição mais econômica de resíduos sólidos urbanos e ambientalmente segura. Consiste na disposição do lixo coletado no solo, utilizando-se métodos de engenharia para confinar os despejos na menor área e volumes possíveis e cobri-los com uma camada de terra ao final da jornada diária ou em períodos mais freqüentes. (CETESB). Aterro Controlado: Local utilizado para o despejo do lixo coletado, em que se tem o simples cuidado de, após a jornada de trabalho, cobri-lo com uma camada de terra. (CETESB). Bactérias metanogênicas: Bactérias do metano que, na ausência de oxigênio, realizam a fermentação alcalina da matéria orgânica putrescível, com a produção de gás metano. Biodigestão: Método de reciclagem que consiste na produção de gás combustível e também de adubos, a partir de compostos orgânicos. Biodigestor: Equipamento constituído por um tanque subterrâneo, na maioria das vezes, destinado a recolher gás metano (também chamado biogás) produzido a partir de decomposição anaeróbica do lixo orgânico, produzindo ainda, uma carga de nutrientes agrícolas sob a forma de resíduos sólidos chamados biofertilizantes. Os biofertilizantes contêm nitrogênio, fósforo e potássio dentre outros. Biomassa: Substância orgânica ou qualquer matéria vegetal que pode ser utilizada como fonte de energia. Biogás: Gás produzido na fase de gaseificação do processo de digestão degradação anaeróbica da matéria orgânica. Capacidade Nominal: Capacidade nominal da máquina é aquela utilizada como referência pela indústria fabricante para qualificar o equipamento com relação a sua classe de equipamento ou capacidade prevista de produção, por lote a ser processado. Capacidade instalada: Representa o potencial de produção ou volume máximo de produção que uma determinada empresa, unidade, departamento, ou secção, consegue atingir durante certo período de tempo, tendo em conta todos os recursos que têm disponíveis, sejam eles equipamentos produtivos, instalações, recursos humanos, tecnologias, experiência / know-how. Chorume ou percolado: Líquido produzido pela decomposição dos resíduos que tem características que o tornam bastante agressivo ao meio ambiente.

8 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Combustível fóssil: Denominação dada a restos orgânicos, utilizados atualmente para produzir calor ou força através da sua combustão. Incluem petróleo, gás natural e carvão. Compostagem: Tratamento onde os materiais orgânicos são separados dos materiais inertes e levados a locais apropriados para sofrerem o processo de decomposição aeróbia controlada para produção de um composto orgânico. Créditos de carbono: Compensações de emissões de GEE podem ser convertidas em créditos de carbono quando usadas para cumprir uma meta imposta externamente. Um crédito d GEE é um instrumento conversível e transferível normalmente conferido por um programa de GEE. DBO: Abreviatura de Demanda Bioquímica de Oxigênio, um termo utilizado por técnicos que atuam no tratamento de esgotos domésticos. Pode-se resumir que DBO é o consumo de oxigênio através de reações biológicas e químicas. Decomposição anaeróbica: Um processo biológico envolvendo diversos tipos de microrganismos, na ausência do oxigênio molecular, com cada grupo realizando uma etapa específica, na transformação de compostos orgânicos complexos em produtos simples, como metano e gás carbônico. Desenvolvimento sustentável: Processo de geração de riquezas que atende às necessidades presentes, sem comprometer a possibilidade de as gerações futuras satisfazerem as suas próprias necessidades, no qual a exploração de recursos, a política de investimentos, a orientação do desenvolvimento tecnológico e as mudanças institucionais encontram-se em harmonia, para elevação do potencial atual e futuro de satisfazer as necessidades e aspirações do ser humano. (lei ). DQO: Demanda Química de Oxigênio. Índice que dá a quantidade necessária de oxigênio, fornecido por um agente oxidante, para oxidar totalmente a matéria orgânica presente num meio (água ou efluente). Mede indiretamente a carga de matéria orgânica contida no efluente, isto é de seu efeito poluidor. Efeito estufa Propriedade física de gases (vapor d água, dióxido de carbono e metano, entre outros) de absorver e reemitir radiação infravermelha, de que resulte aquecimento da superfície da baixa atmosfera, processo natural fundamental para manter a vida na Terra. Estação de tratamento: É uma infraestrutura que trata as águas residuais de origem doméstica e/ou industrial, comumente chamadas de esgotos sanitários ou despejos industriais, para depois serem escoadas para o mar ou rio com um nível de poluição aceitável. Gases de Efeito Estufa (GEE): Constituintes gasosos as atmosfera, naturais ou resultantes de processos antrópicos, capazes de absorver e reemitir a radiação solar infravermelha, especialmente o vapor d água, o dióxido de carbono, o metano e o oxido nitroso, além do hexafluoreto de enxofre, dos hidrofluorcarbonos e dos perfluorcarbonos. Gás natural: Gás produzido na degradação da parte orgânica do lixo por microrganismos. Pode ser canalizado e aproveitado como combustível doméstico e industrial. Também conhecido como biogás. Gases poluentes: São produzidos, principalmente, pela queima de: combustíveis fósseis (gasolina e óleo diesel), resíduos orgânicos (lixos) e vegetação florestal. Leira: Unidade onde o lixo é amontoado, depois de triturado, e permanece até a bioestabilização da massa orgânica, obtida através do seu reviramento, com freqüência pré-determinada.

9 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Lixiviado: É o resultado da percolação de água, através da massa de resíduos, acompanhada de extração de materiais dissolvidos ou em suspensão. Lixo: Restos das atividades humanas, considerados pelos geradores como inúteis, indesejáveis ou descartáveis. Normalmente, apresentam-se sob o estado sólido, semi-sólido ou semilíquido (com o conteúdo líquido insuficiente para que este possa fluir livremente). Lixões: Vazadouros a céu aberto, onde o lixo é lançado sobre o terreno sem qualquer cuidado ou técnica especial. Logística Reversa: Instrumento de desenvolvimento econômico e social, caracterizado por um conjunto de ações, procedimentos e meios destinados a viabilizar a coleta e a restituição dos resíduos sólidos ao setor empresarial, para reaproveitamento, em seu ciclo ou em outros ciclos produtivos, ou outra destinação final ambientalmente adequada. Matéria biodegradável: Toda substância que, quando descartada, pode ser descartada pelos microorganismos usuais no ambiente. Matéria orgânica: Substância proveniente de seres vivos, incluindo restos animais e vegetais, que sofreu decomposição ou que pode ser decomposta. Material inerte (resíduos de construção): São os materiais provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha. Matriz energética: É toda a energia disponibilizada para ser transformada, distribuída e consumida nos processos produtivos. Também pode ser uma representação quantitativa da oferta de recursos energéticos oferecidos por um país ou por uma região. Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL): Instrumento previsto no Protocolo de Quioto (artigo 12), relativo a ações de mitigação de emissões de gases de efeito estufa, com o propósito de auxiliar os países em desenvolvimento, não incluídos no Anexo I do Protocolo, a atingirem o desenvolvimento, bem como contribuir para o alcance dos objetivos da Convenção do Clima, prevista a geração de créditos por Reduções Certificadas de Emissões RCEs, a serem utilizados pelos países desenvolvidos para cumprimento de suas metas no âmbito do referido acordo internacional. Mercado SPOT: Mercado livre de comercialização para entrega imediata. Mudanças climáticas: Alteração no clima, direta ou indiretamente atribuída à atividade humana, que afete a composição da atmosfera e que se some àquela provocada pela variabilidade climática natural, observada ao longo de períodos comparáveis. PCH: Pequena Central Hidrelétrica possui potência instalada entre 1 MW e 30 MW e com o reservatório com área igual ou inferior a 3 Km², esse tipo de empreendimento possibilita um melhor atendimento às necessidades de carga de pequenos centros urbanos e regiões rurais. Pirólise: Decomposição térmica de materiais contendo carbono, na ausência de oxigênio.

10 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Planos de Resíduos Sólidos: O Plano Nacional de Resíduos Sólidos a ser elaborado com ampla participação social, contendo metas e estratégias nacionais sobre o tema. Também estão previstos planos estaduais, microrregionais, de regiões metropolitanas, planos intermunicipais, municipais de gestão integrada de resíduos sólidos e os planos de gerenciamento de resíduos sólidos. Protocolo de Quioto: Acordo internacional assinado por vários países, entre eles o Brasil, que objetivam estabilizar as concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera num nível que não desencadeie mudanças drásticas no sistema climático mundial, assegurando que a produção de alimentos não seja ameaçada, que o crescimento econômico prossiga de modo sustentável e que não haja a elevação do nível dos mares. Pelo Protocolo de Quioto os países mais industrializados deveriam reduzir a emissão de gases de efeito estufa, principalmente de CO2, em 5,0 %, tendo como referência o nível registrado de emissões em Para tal seriam incentivados os Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (MDL) e o Comércio de Emissões. O Acordo ainda não foi implementado, embora alguns países industrializados já o estejam implementando (Japão, Comunidade Européia). Reciclagem: Consiste no reaproveitamento de materiais, seja no mesmo processo que os originou ou num outro que resultará em um produto com características diferentes do material de origem, apresentando uma ou mais possibilidades de utilização. Recursos hídricos: Quantidade das águas superficiais e/ou subterrâneas, presentes em uma região ou bacia, disponíveis para qualquer tipo de uso. Recursos naturais: Denominação aplicada a todas as matérias - primas, tanto aquelas renováveis como as energias não renováveis, obtidas diretamente da natureza, e aproveitáveis pelo homem. SIN: Sistema Interligado Nacional, instalações responsáveis pelo suprimento de energia elétrica a todas as regiões do país eletricamente interligadas. Sistema de Cogeração: Ao produzir eletricidade, as máquinas também produzem calor. Um sistema de cogeração permite o aproveitamento deste calor, para gerar água quente, vapor, calefação e refrigeração por absorção. Isto produz uma economia significativa de energia, que se manifesta basicamente pelo menor consumo de combustível. Subestações de distribuição de energia: Instalação elétrica de alta potência, contendo equipamentos para transmissão, distribuição, proteção e controle de energia elétrica. Funciona como ponto de controle e transferência em um sistema de transmissão elétrica, direcionando e controlando o fluxo energético, transformando os níveis de tensão e funcionando como pontos de entrega para consumidores industriais. Sustentabilidade ambiental: Conceito associado ao Desenvolvimento Sustentável envolve a utilização racional dos recursos naturais, sob a perspectiva do longo prazo. A utilização sustentável dos recursos naturais é aquela em que os recursos naturais renováveis são usados abaixo da sua capacidade natural de reposição, e os não renováveis de forma parcimoniosa e eficiente, aumentando sua vida útil. Em termos de energia, a sustentabilidade preconiza a substituição de combustíveis fósseis e energia nuclear por fontes renováveis, como a energia solar, a eólica, das marés, da biomassa, etc. A sustentabilidade ambiental é caracterizada pela manutenção da capacidade do ambiente de prover os serviços ambientais e os recursos necessários ao desenvolvimento das sociedades humanas de forma permanente.

11 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável Usina de Beneficiamento: Local para processamento adicional dos produtos finais procedentes das etapas de enriquecimento num processo. Usina de Compostagem: Instalações onde o lixo é processado através de uma instalação industrial e transformado em composto orgânico para uso agrícola. Usina de Incineração: Instalações especiais (fornos especialmente projetados) onde se processa a queima controlada do lixo, com a finalidade de transformá-lo em matéria estável e inofensiva à saúde publica, reduzindo o seu peso e volume. Usina de lixo: Instalação onde é efetuado o processamento de resíduos sólidos, como a triagem, a prensagem, a incineração, a compostagem etc. Usina de triagem: Instalação onde é efetuada a separação dos materiais presentes no lixo, após sua coleta e transporte. Usina de reciclagem: Instalação industrial onde materiais misturados ao lixo são separados por triagem manual, tais como papéis, plásticos, vidros, pedaços de pano, ou também através de sistema magnético como no caso de materiais ferrosos. Os materiais separados do lixo são encaminhados para a reciclagem. Usina hidrelétrica: Denominação utilizada para indicar o conjunto de todas as obras e equipamentos destinados à produção de energia elétrica, e que utilizam um potencial hidráulico. Voçoroca: Escavação mais ou menos profunda, que ocorre geralmente em terreno arenoso, originada pela erosão. É formada devido a ação da erosão superficial ou mais freqüentemente, pela ação combinada da erosão superficial e da erosão subterrânea. A erosão superficial é iniciada em estradas antigas, valetas, ou também pontos topográficos favoráveis. Pode alcançar profundidades de várias dezenas de metros e extensão de centenas de metros. Gravimetria: Método analítico quantitativo cujo processo envolve a separação e pesagem de um elemento ou um composto do elemento na forma mais pura possível. O elemento ou composto e separado de uma quantidade conhecida da amostra ou substancia analisada. A gravimetria engloba uma variedade de técnicas, onde a maioria envolve a transformação do elemento ou composto a ser determinado num composto puro e estável e de estequiometria definida, cuja massa e utilizada para determinar a quantidade do analito original. Valor presente líquido: Função utilizada na análise da viabilidade de um projeto de investimento. Ele é definido como o somatório dos valores presentes dos fluxos estimados de uma aplicação, calculados a partir de uma taxa dada e de seu período de duração. Os fluxos estimados podem ser positivos ou negativos, de acordo com as entradas ou saídas de caixa. A taxa fornecida à função representa o rendimento esperado do projeto. Caso o VPL encontrado no cálculo seja negativo, o retorno do projeto será menor que o investimento inicial, o que sugere que ele seja reprovado. Caso ele seja positivo, o valor obtido no projeto pagará o investimento inicial, o que o torna viável. Royalties: Valores pagos a pessoa física ou jurídica pela utilização de determinados direitos de propriedade. Private Equit: Termo relacionado ao tipo de capital empregado nos fundos de PE, que em sua maioria são constituídos em acordos contratuais privados entre investidores e gestores, não sendo oferecidos abertamente no mercado

12 Estudo sobre o Potencial de Geração de Energia a partir de Resíduos de Saneamento (lixo, esgoto), visando incrementar o uso de biogás como fonte alternativa de energia renovável e sim através de colocação privada; além disso, empresas tipicamente receptoras desse tipo de investimento ainda não estão no estágio de acesso ao mercado público de capitais, ou seja, não são de capital aberto, tendo composição acionária normalmente em estrutura fechada. Produtor independente de energia: Pessoa jurídica ou empresas reunidas em consórcio que recebam concessão ou autorização para produzir energia elétrica destinada ao comércio de toda ou parte da energia produzida, por sua conta e risco; Autoprodutor de energia: Pessoa física ou jurídica ou empresas reunidas em consórcio que recebam concessão ou autorização para produzir energia elétrica destinada ao seu uso exclusivo. Taxa interna de retorno: A Taxa Interna de Retorno é a taxa de desconto que iguala o valor atual líquido dos fluxos de caixa de um projeto a zero. Em outras palavras, a taxa que com o valor atual das entradas seja igual ao valor atual das saídas. A TIR é calculada em cima do investimento e fluxos de caixa. Pay-back: É um método que calcula o tempo de recuperação do investimento. Este método compara o tempo necessário para recuperar o investimento, com o tempo máximo tolerado pela empresa para recuperar o investimento. Impactos ambientais: é a alteração no meio ou em algum de seus componentes por determinada ação ou atividade. Estas alterações precisam ser quantificadas, pois apresentam variações relativas, podendo ser positivas ou negativas, grandes ou pequenas.

13 I. Introdução A intensificação das atividades humanas nas últimas décadas gerou um acelerado aumento na produção de resíduos, tornando-se um grave problema para as administrações públicas. O aumento desordenado da população e o crescimento sem planejamento de grandes núcleos urbanos dificultam as ações e o manejo dos resíduos, os quais, muitas vezes são depositados em locais não preparados para recebê-los, como lixões, e podem provocar graves problemas socioambientais. Vazadouros a céu aberto (lixões) constituem-se na forma mais inadequada de disposição de resíduos sólidos urbanos, pois não contemplam cuidados que evitam danos ambientais e à saúde. Os resíduos depositados em um lixão causam poluição ao solo, ao ar e à água; atraem vetores de doenças; não restringem os resíduos de serem levados pela ação do vento e por animais; não controla o risco de deslizamentos, fogo e explosões; e por fim mantêm, em sua maioria, catadores. De acordo com a Pesquisa Nacional de Saneamento Básico do IBGE de 2008, metade dos mais de cinco mil municípios brasileiros destinam seus resíduos para lixões. Conforme o próprio relatório, "tal situação se configura como um cenário de destinação reconhecidamente inadequado, que exige soluções urgentes e estruturais para o setor" (PNSB 2008, IBGE 2010, página 60). Uma das soluções mais latentes foi recentemente tomada por meio da aprovação da Política Nacional dos Resíduos Sólidos (PNRS) em 02/08/2010, após mais de 20 anos em trâmite no Congresso Nacional. A PNRS vem para regulamentar a destinação final dos resíduos sólidos produzidos, inclusive os urbanos, agindo como um marco regulatório que reúne princípios, objetivos, instrumentos e diretrizes sob os quais a integração entre os agentes públicos envolvidos, principalmente os municípios, deverão seguir. Adicionalmente, o PNRS adota medidas restritivas como a proibição: da coleta de materiais recicláveis em lixões ou aterros; do lançamento de resíduos em praias, rios e lagos; e das queimadas de lixo a céu aberto. A Política também delineia o caminho para a reciclagem, reutilização e uso mais consciente dos materiais ao responsabilizar as empresas geradoras pela logística reversa de seus produtos descartáveis e também à própria sociedade civil pela geração do lixo. Como marco regulatório, a Política Nacional de Resíduos Sólidos estabelece os princípios para a elaboração de planos municipais, regionais, estaduais e nacional. A vanguarda das políticas públicas para o setor é a realização de ações que coordenem esforços entre os diferentes âmbitos de governo para: a minimização da geração de resíduos; a logística reversa; a valorização dos resíduos por conta da geração de empregos de reciclagem dignos e reconhecidos; pelo correto tratamento dos materiais dispostos, evitando danos ao ambiente e à saúde; e finalmente pelo aproveitamento do inevitável subproduto do lixo, o biogás. Em todo o mundo, a urgência em se reduzir a concentração atmosférica de gases de efeito estufa provocou a adoção de quadros regulamentares favoráveis para incentivar o setor público e privado a investirem em energias renováveis. ARCADIS Tetraplan 1

14 O Brasil se destaca no cenário internacional como um importante ator ligado ao Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), um dos instrumentos do Protocolo de Quioto criados para ajudar os países desenvolvidos a alcançar suas metas de redução de emissões de carbono e incentivar financeiramente os países em desenvolvimento. Em termos do potencial de reduções de emissões associado aos projetos de MDL, o Brasil ocupa a terceira posição, sendo responsável pela redução de tco 2 e, o que corresponde a 6% do total mundial para o primeiro período de obtenção de créditos, que podem ser de no máximo 10 anos para projetos de período fixo ou de 7 anos para projetos de período renovável (os projetos são renováveis por no máximo três períodos de 7 anos dando um total de 21 anos). Dos 168 projetos de MDL registrados em diversos setores no Brasil, 25 são realizados em aterros sanitários. Destes, apenas 7 foram registrados com intuito de geração de energia, constituindo-se uma oportunidade promissora para promover a sustentabilidade social e ambiental do desenvolvimento municipal no país, por meio do estímulo a uma gestão mais apropriada dos resíduos sólidos urbanos. II. Objetivo O objetivo do estudo é quantificar o potencial de geração de energia elétrica proveniente de gás metano oriundo de resíduos de saneamento, enfatizando lixo e esgoto. Cabe ressaltar que este estudo subsidiará a formulação de políticas públicas no setor energético e a definição de ações coordenadas, visando à sustentabilidade ambiental da matriz energética brasileira, por se tratar de uma fonte com bom potencial de geração de energia, principalmente para atendimento à demanda local, ainda pouco incentivada e com ganhos ambientais e sociais significantes. III. Geração de energia elétrica a partir de biogás No Brasil, por conta da matriz energética estar fundamentada na energia hídrica, não se incentivou da mesma forma a geração de novas formas de energia elétrica. Ademais, o próprio setor privado manifestou interesse limitado em tais investimentos oriundos de fontes diversas das tradicionais por conta de uma série de particularidades como: o elevado custo do capital nacional; limitada capacidade para o desenvolvimento de projetos de financiamento externo; limitadas fontes de pesquisas tecnológicas; e restrições de barreiras regulatórias, principalmente porque as fontes renováveis (como no caso do biogás) geralmente transitam por diversos âmbitos da administração pública. Os investimentos em energia renovável apresentam, em sua maioria, custos superiores aos necessários para a adoção de fontes tradicionais. Não obstante, invariavelmente as energias renováveis trazem consigo externalidades positivas passíveis de serem mensuradas, como o desenvolvimento das áreas econômica e social. Adicionalmente, investimentos na geração de energia que se utiliza do biogás como fonte combustível podem ser viáveis economicamente devido à apropriação de receitas oriundas da venda da energia elétrica e da comercialização dos créditos de carbono. ARCADIS Tetraplan 2

15 Nesse contexto, incentivos públicos para a elaboração e implantação de projetos de recuperação e queima de biogás são justificáveis sob a ótica do desenvolvimento sustentável. Portanto, para a viabilização destes projetos, a municipalidade a quem compete prestar o serviço de limpeza urbana e a coleta dos resíduos sólidos urbanos pode: Explorar diretamente a utilização desses resíduos na atividade de geração de eletricidade a partir da queima do biogás, assumindo o papel de empreendedor; Conceder a terceiros, por meio do devido processo legal (licitação), o direito de utilizar os resíduos sólidos. O papel da municipalidade neste caso restringe-se ao de conceder o direito de exploração, por terceiros, dos resíduos sólidos ou da fração orgânica desses resíduos, uma vez que a concessão, autorização ou permissão dos serviços de eletricidade, entre os quais se inclui a geração de energia elétrica, é de competência federal (União). Para a produção de eletricidade em uma usina térmica movida a biogás, tanto a municipalidade, como o terceiro, no caso de se fazer a concessão do direito de explorar os resíduos sólidos urbanos, podem organizar-se como autoprodutor, ou como produtor independente de energia. No caso do autoprodutor, a eletricidade gerada tem como finalidade atender, parcial ou totalmente, as necessidades de consumo do próprio produtor, podendo não obstante ser autorizada pela ANEEL a venda de eventuais excedentes de energia, na forma do inciso IV do art. 26 da Lei nº 9.427, de 26 de dezembro de Assim, caso a municipalidade explore diretamente, a produção de eletricidade destinar-se-á a suprir parcial ou totalmente suas necessidades de consumo, não sendo objeto de comercialização, exceto no que tange à existência de eventuais excedentes que, sob a autorização prévia da ANEEL, poderão ser comercializados. No caso de terceiros, a produção igualmente destinar-se-á a suprir suas necessidades de consumo e eventualmente pode ser comercializado o excedente de produção de energia sobre o consumo. No caso de produtor independente, a geração de eletricidade destina-se à finalidade de venda, seja no ACR - Ambiente de Contratação Regulada, seja no ACL - Ambiente de Contratação Livre. Tanto o autoprodutor como o produtor independente, que utilizam fonte térmica (exceto nuclear), deve solicitar autorização à ANEEL, no caso de potência superior a kw (5 MW), ou apenas comunicar à ANEEL, para registro, no caso de uma usina com capacidade reduzida (até kw ou 5 MW), nos termos da Lei nº 9074/95 e observado o disposto na Resolução nº 390 de 15 de dezembro de IV. Potencial de Geração de Energia a partir da geração de Metano proveniente de Esgotamento Sanitário IV.1. Biogás Gerado pelo Tratamento de Esgoto Com os problemas associados à crise energética e ao aquecimento global, vários países têm investido montantes significativos em tecnologias e projetos para o aproveitamento do biogás ARCADIS Tetraplan 3

16 produzido em estações de tratamento de esgotos. Como recurso renovável, o uso do biogás colabora com a não dependência de fonte de energia fóssil; aumenta a oferta e possibilita a geração descentralizada de energia próxima aos centros de carga; promove economia no processo de tratamento de esgoto, aumentando a viabilidade da implantação de serviços de saneamento básico. As empresas que utilizam o biogás proveniente do esgotamento sanitário podem adotar o sistema de cogeração de energia com utilização dos gases de exaustão para aquecimento dos digestores e do secador de lodo, aumentando a eficiência do processo com concomitante redução de custos de instalação e possibilidade de comercialização do excedente de eletricidade (CENBIO, 2001). Nesse sentido, as tecnologias de digestão anaeróbia e de aproveitamento do biogás têm-se revelado eficazes no tratamento e valorização de resíduos e na mitigação do efeito estufa, evitando custos ambientais correspondentes ao uso de fontes convencionais de energia elétrica. Verifica-se, entretanto, que embora haja um potencial de aproveitamento decorrente do volume elevado de esgotos gerados, principalmente nas metrópoles, são relativamente poucos os projetos de aproveitamento do biogás em operação no Brasil e em vários países do mundo, com destaque para os Estados Unidos, Canadá e alguns centros europeus. As principais dificuldades encontradas dizem respeito à viabilidade técnica e econômica e aos problemas operacionais do sistema, indicando que ainda há espaço para o aperfeiçoamento tecnológico e o emprego dessa fonte de energia em escala regional. O Brasil apresenta ainda dificuldades adicionais. A primeira dela condiz ao elevado déficit nos serviços de saneamento básico, especialmente em relação à coleta e tratamento de esgotos sanitários nas áreas urbanas, que hoje resulta em sérios problemas relacionados à propagação de doenças de veiculação hídrica e à mortalidade infantil. Outra dificuldade diz respeito aos equipamentos necessários, que apresentam custos elevados por serem, em sua maioria, importados, requerendo ainda recursos para sua manutenção. Dependendo da potência instalada na estação de tratamento de esgoto e do volume de biogás gerado, o investimento torna-se muito elevado, podendo inviabilizar o projeto. O esforço voltado ao emprego de tecnologias de aproveitamento energético de efluentes representaria também um estímulo à implantação de sistemas de tratamento de esgotos, sobretudo nas zonas periféricas das cidades, com reflexos extremamente positivos em termos sociais, ambientais e de saúde pública. O aproveitamento energético do biogás promove a utilização ou reaproveitamento de recursos renováveis; colabora com a não dependência de fonte de energia fóssil; aumenta a oferta e possibilita a geração descentralizada de energia próxima aos centros de carga; promove economia no processo de tratamento de esgoto, aumentando a viabilidade da implantação de serviços de saneamento básico. As empresas do setor podem adotar o sistema de cogeração de energia com utilização dos gases de exaustão para aquecimento dos digestores e do secador de lodo, aumentando a ARCADIS Tetraplan 4

17 eficiência do processo, com concomitante redução de custos de instalação e possibilidade de comercialização do excedente de eletricidade (CENBIO, 2001). Nesse sentido, as tecnologias de digestão anaeróbia e de aproveitamento do biogás têm-se revelado eficazes no tratamento e valorização de resíduos e na mitigação do efeito estufa, evitando custos ambientais correspondentes ao uso de fontes convencionais de energia elétrica. Deste modo, a adoção do método de utilização do biogás no país deve ser precedida de estudos para obtenção de tecnologias aprimoradas, respaldadas em instrumentos jurídicos, institucionais e econômicos, possibilitando assim o surgimento de novos projetos eficazes no aproveitamento energético a partir de esgoto sanitário. V. Alternativas para Deposição de Resíduos Sólidos em Pequenos Municípios V.1. Consórcios Públicos O estudo relata a situação atual da deposição de resíduos sólidos em pequenos municípios do Brasil e indica alternativas de sistemas de gestão integrados, visando à sustentabilidade ambiental e econômica, utilizando métodos capazes de transformar os passivos ambientais em benefícios para a sociedade e o meio ambiente. Aterros sanitários que atendem a pequenos municípios têm custo operacional unitário (por tonelada aterrada) elevado quando comparados àqueles que recebem grandes volumes de resíduos. Dessa forma, a composição de consórcios entre pequenos municípios é vantajosa e tende a viabilizar financeiramente a gestão de resíduos, visto que o compartilhamento reduz consideravelmente tanto os custos operacionais como os investimentos iniciais. O ganho de escala alcançado pela operação conjunta de aterros por meio de consórcios permite o aperfeiçoamento da capacidade técnica, gerencial e financeira, melhorando assim a prestação de serviços públicos. Entre as principais vantagens do aterro sanitário compartilhado estão (adaptado do Portal da Cidade de Londrina): Redução das áreas afetadas pelos aterros, dando assim solução solidária, compartilhada e regional ao problema; Racionalização do uso de máquinas e equipamentos para operação, garantindo economia de escala; Rateio dos custos de instalação e operação entre municípios; Viabilidade de adesão dos municípios que ainda depositam os resíduos em lixões, aperfeiçoando a gestão dos resíduos e melhorando a qualidade ambiental; Facilidade na obtenção de recursos e a universalização dos serviços; Viabilização econômica de se instalar um projeto de captura, queima e geração de energia elétrica, uma vez que quanto maior o volume de resíduos orgânicos depositados em um único aterro, maior a geração de gás metano, além de possibilitar a implantação de um projeto de MDL. ARCADIS Tetraplan 5

18 Para garantir o sucesso de um consórcio visando o compartilhamento de soluções a problemas comuns, sua definição deve ser exaustivamente discutida de forma a estabelecer as obrigações recíprocas entre os consorciados. Os consórcios públicos são uma forma de associação e de coordenação entre entes federativos para a gestão de serviços públicos de forma conjunta ou coordenada e tem natureza contratual. Como é baseado no exercício de competências comuns, pode ter cláusula de penalização por não cumprimento do estabelecido ou por prejuízos causados pela retirada do consórcio (IBAM 2007, p.24). A formação de consórcios públicos possibilita ainda o preenchimento de requisitos mínimos para garantir a viabilidade financeira de um projeto de recuperação e queima com aproveitamento energético do metano. Em conjunto, municípios pequenos podem: i) atingir o mínimo de 350 toneladas de resíduo por dia; ii) ter aterrado um mínimo de toneladas com altura de carregamento não inferior a 20 metros (Estudos de Viabilidade Econômica de Projetos de Biogás em Aterros Sanitários - FRAL); e iii) manter a operação de acordo com as boas práticas de operação e manutenção. Assim, a formação de consórcios é positiva e deve ser incentivada. A união dos diversos recursos de municípios a partir da formação de consórcios públicos objetivando solução comum para reduzir, mitigar ou eliminar problemas de gestão de resíduos sólidos urbanos tem mostrado tendência eficiente e pode ser uma boa prática especialmente para municípios com populações inferiores a habitantes. VI. Metodologia para Análise do Potencial de Geração de Energia Elétrica pelo Biogás de Disposição de Resíduos Sólidos VI.1. Seleção do Universo de Pesquisa De acordo com o IBGE, a estimativa da população brasileira para o ano de 2009 é de habitantes, divididos em municípios (IBGE, De acordo com a pesquisa Nacional de Saneamento Básico (PNSB), realizada pelo mesmo instituto em 2008, metade destes mais de cinco mil municípios destinam inadequadamente seus resíduos sólidos urbanos para vazadouros a céu aberto (lixões). A outra metade dos municípios brasileiros destina seus resíduos para locais com formas mais apropriadas de tratamento, sendo que 22% deles são qualificados como aterros controlados e 27% como aterros sanitários (PNSB, 2008). É importante mencionar que, mediante tal classificação, os aterros sanitários e os aterros controlados, representam o total de 32,2% e encontram-se técnica e operacionalmente em situação melhor. Portanto, são mais adequados para a implantação de projetos de geração de energia elétrica. Já os lixões terão de ser adaptados e transformados em aterros controlados. Os critérios adotados para seleção dos municípios a serem abrangidos neste estudo levaram em consideração dados populacionais, bem como a quantidade mínima de resíduos necessária para viabilizar empreendimentos de recuperação do biogás, para fins de geração energética, conforme detalhado abaixo: ARCADIS Tetraplan 6

19 Municípios pertencentes a Regiões Metropolitanas ou Aglomerados Urbanos; População superior a 200 mil habitantes; Volume de resíduos suficiente para gerar, no mínimo, 300 kwh de energia; Potencial de produção de biogás por um período de dez a quinze anos. Mediante adoção dos critérios supracitados, do total de 517 municípios brasileiros inseridos em regiões metropolitanas (IBGE, 2010), 91 foram selecionados para participarem desta pesquisa. O montante representa 79,51% do total da população presente nas regiões metropolitanas que totaliza habitantes. A população abrangida nos 91 municípios corresponde a habitantes. Foram ainda incluídas algumas exceções que não atenderam os critérios de seleção préestabelecidos, porém apresentam características ou peculiaridades relevantes para esta pesquisa. Cabe mencionar que as exceções consideradas foram determinadas, também, com base no conhecimento aprofundado dos especialistas participantes da equipe envolvida. Desta forma foram incluídos dezoito municípios. Quando considerada a população dos municípios mediante a linha de corte estabelecida somada às exceções e à população dos municípios que enviam seus resíduos para os locais supracitados, a pesquisa abrangeu uma população de habitantes, correspondente a 43,92% da população brasileira em Após definição dos municípios, foi elaborado um questionário contendo informações fundamentais para a estimativa do potencial de geração de energia elétrica em cada local de disposição de resíduos, como por exemplo: ano de início e encerramento do local, quantidade de resíduos depositada, gravimetria dos resíduos, temperatura e pluviosidade da cidade, entre outros. Uma cópia desse questionário foi enviada aos responsáveis pelos locais de disposição de cada um desses municípios, após contato por telefone ou pessoal, para ser respondido. Foram enviados 113 (cento e treze) questionários para os 109 municípios (91 municípios obtidos após a linha de corte e 18 municípios considerados exceções ). Esta disparidade se deve ao fato de que alguns municípios contam com mais de um local de disposição de resíduos. Cabe citar, como exemplo, a cidade de São Paulo, que atualmente deposita seus resíduos em dois aterros e ainda conta com outros dois aterros que foram recentemente desativados e todos possuem potencial de geração de energia elétrica. Os questionários foram enviados primeiramente pelo correio e, na seqüência, por correio eletrônico. Duas semanas após os envios, foi realizado contato telefônico para reiterar a importância do preenchimento do questionário e a relevância do estudo. Após dois meses do envio, obteve-se um retorno de 86 questionários. É importante mencionar que os 86 questionários respondidos representam 56 locais de disposição de resíduos. Esta diferença se deve ao fato de que alguns municípios são sede e outros enviam seus resíduos para locais de disposição fora de sua área de jurisdição. A representatividade obtida pelas respostas em relação à população abrangida (questionários respondidos) mostrou-se significativa, totalizando 76,11% do total de questionários enviados. ARCADIS Tetraplan 7

20 Tabela 1 - Resumo das principais informações da pesquisa População Brasil (IBGE) População pesquisada Relação entre a População brasileira x População abrangida pela pesquisa 43,92% População dos municípios que responderam o questionário Relação entre população abrangida pela pesquisa x população dos municípios que responderam o questionário 86,93% Total de Municípios brasileiros Municípios abrangidos após corte (RM + Exceções) 109 Quantidade de questionários enviados 113 Municípios que responderam questionário 86 Porcentagem entre questionários enviados e recebidos 76,11% VI.2. Visitas Técnicas Para realização deste estudo considerou-se importante e estratégico a realização de algumas visitas técnicas em locais de disposição de resíduos, frente às diferentes características regionais, políticas, geográficas, ambientais e sociais dos municípios brasileiros. Esta abordagem permitiu um conhecimento técnico aprofundado, de alguns lixões, aterros sanitários ou controlados. Desta forma foram definidos onze locais a serem visitados 1. A seleção dos locais onde seriam realizadas as visitas técnicas levou em consideração os seguintes critérios: Abrangência nas cinco regiões brasileiras: Norte, Nordeste, Sul, Sudeste e Centro- Oeste; Aterros com características ou peculiaridades distintas, consideradas relevantes para esta pesquisa, conforme conhecimento aprofundado da equipe envolvida neste projeto; 1 As visitas técnicas foram realizadas nas cinco regiões do País, a saber: 1) Amazonas, Aterro Controlado de Manaus; 2) Pernambuco, CTR Candeias em Recife; 3) Rio Grande do Norte, Aterro Sanitário Braseco em Natal; 4) Goiás, Aterro Sanitário de Goiânia; 5) Distrito Federal, Lixão Jóquei em Brasília; 6) São Paulo, Aterro Sanitário Bandeirantes, na cidade de São Paulo; 7) Rio de Janeiro, Aterro Controla de Jardim Gramacho, na cidade do Rio de Janeiro; 8) Minas Gerais, CTR Macaúbas em Belo Horizonte; 9) Espírito Santo, Aterro Sanitário Marca Ambiental em Cariacica; 10) Paraná, Aterro Sanitário Caximba em Curitiba; e 11) Santa Catarina, Centro de Gerenciamento de Resíduos de Tijuquinhas em Biguaçu. ARCADIS Tetraplan 8

21 Diferentes formas de disposição: Aterro Sanitário, Aterro Controlado e Lixão; Projetos registrados na ONU para fins de obtenção e venda de créditos de carbono. VI.3. Método adotado para cálculo do potencial de geração de biogás Dentre diversas metodologias disponíveis para estimar a produção de biogás nas áreas de disposição de resíduos, incluindo lixões, aterros controlados e os aterros sanitários, a metodologia adotada neste estudo foi ACM0001, nomeada Consolidated Baseline Methodology for Landfill Gás Project Activities da United Nations Framework Convention on Climate Change - UNFCCC (Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudança Climática), baseada na sua última revisão nº 11, ocorrida em 28/05/2009. Cabe mencionar que esta Metodologia também pode ser utilizada para calcular a quantidade de créditos de carbono associada a cada projeto. Foi aprovada e consolidada para o cálculo da linha de base de projetos em aterros no âmbito do MDL - Mecanismo de Desenvolvimento Limpo. Este modelo inclui diversas variáveis considerando as especificidades de cada aterro, como por exemplo, a classificação dos resíduos, a taxa de degradação por diferentes frações de carbono orgânico degradável, entre outras. O modelo calcula a produção de metano com base na quantidade de resíduos depositados em uma série histórica, começando com o primeiro ano após o início das atividades do projeto até o último ano do projeto. Para os locais de disposição de resíduos que irão receber lixo nos próximos anos e que não informaram as devidas quantidades anuais a serem depositadas, foi necessária uma projeção destes dados por meio do método de mínimos quadrados, através de análises de correlação e seus coeficientes (R2), objetivando o conservadorismo na estimativa. O método aplicado neste estudo possibilita a utilização de uma modelagem matemática que infere resultados mais conservadores e próximos da realidade dos locais de disposição de resíduos. Isto ocorre devido à complexidade das variáveis necessárias para realizar os cálculos. VII. Potencial de Geração de Energia a partir da geração de Metano proveniente da Disposição de Resíduos Sólidos VII.1. Resultados da Pesquisa Dos locais de disposição de resíduos interpelados, a maioria classifica-se como aterro sanitário (71%). Já uma quinta parte (20%) classifica-se como aterro controlado e o restante, 9%, como vazadouros a céu aberto - lixões. Destaca-se, entretanto, que as características de funcionamento informadas por alguns dos participantes como sendo de aterros controlados os remetem a lixões por, entre outros, não deterem impermeabilização inferior ou contarem com a presença de catadores individuais. Dado a tendência indicada de se utilizar a nomenclatura de aterro controlado como forma de "disfarce" de condições de recepção e tratamento dos resíduos típicos de vazadouros a céu aberto, recomenda-se interpretar tal qualificação nos resultados de maneira conservadora. ARCADIS Tetraplan 9

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