Produção e uso de biogás no Brasil

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1 Produção e uso de biogás no Brasil Dra.Marilin Mariano dos Santos

2 THE PERSPECTIVES OF BIOMETHANE S CONTRIBUTION TO INCREASE NG SUPPLY Prof Suani Teixeira Coelho, PhD - Coordinator Project 27 Research Group on Bioenergy GBIO - InsHtute of Energy and Environment University of São Paulo, Brazil

3 Project 27 - The perspechves of biomethane s contribuhon to increase NG supply Scope To analyze the perspechves, corresponding benefits and potenhal barriers, as well as propose adequate policies for integrated soluhons using biomethane as a contributor to increase the offer of natural gas (NG) (georeferenced mapping of Sao Paulo). Project Team Suani Teixeira Coelho (Project Coordinator GBIO/IEE/USP) Marilin Mariano dos Santos (Post Doctoral Fellow) Vanessa Pecora Garcilasso (Post Doctoral Fellow) Alessandro Sanches Pereira (Post Doctoral Fellow) Manuel Moreno Poveda (PhD Candidate) Naraisa Esteves Coluna (M Sc) Danilo Perecin (Master student) Rosa Velásquez (Engineer University Magdalena / Colombia) Jan Memedovic, Stanley Speel, and Christopher Phillips (Oxford University - Internship holders at GBio / IEE / USP)

4 Project descriphon and scope q Project descriphon: Analysis of the perspechves of biomethane (methane produced from biogas purificahon) (from urban and rural sources) to contribute to increase the natural gas supply in the State of Sao Paulo Analysis of environmental impact of increasing biomethane share in the energy matrix of São Paulo State Analysis and discussion of the standards for injechon of biomethane into the NG grids as well as the other final uses of biomethane, such as in automohve vehicles. q Project scope: Mapping of potenhal biogas sectors/producers in São Paulo Technology review for biogas produchon Technology review for biomethane produchon through biogas cleaning (CO2 extrachon) Review of different end uses of biogas/biomethane Technical/economic potenhal of different end uses of biogas/biomethane Environmental aspects of different end uses of biogas/biomethane CDM project for NG replacement by biomethane Mapping of biogas/biomethane produchon in the St of SP

5 Agenda Definição Principais substratos orgânicos Usos Cenário internacional de produção e usos Cenário brasileiro de produção e usos Aspectos regulatórios internacionais e nacionais

6 Definição A produção de biogás envolve um processo biológico Matéria orgânica é decomposta na ausência de oxigênio (ambiente anaeróbio) que com o auxílio de bactérias dá origem a uma mistura gasosa denominada de biogás, juntamente com o biogás é formado um resíduo no estado sólido que tem grande potencial para ser uhlizado como ferhlizante.

7 Componentes Metano Vapor de água Dióxido de Carbono Sulfeto de hidrogênio Outros contaminantes (siloxano, parhculas, VOC, mercaptanas etc.)

8 Composição Composição média do biogás Metano (CH 4 ) Dióxido de carbono (CO 2 ) Água (H 2 O) Sulfeto de hidrogênio (H 2 S) Nitrogênio (N 2 ) Oxigênio (O 2 ) Hidrogênio (H 2 ) 50% - 70% (vol.) 25% - 50% (vol.) 2% 7% (vol.) (20-40 C) ppm < 2% (vol.) < 2% (vol.) < 1% (vol.) Fonte : Diversos autores ; elaboração própria

9 Matérias primas Substratos (matérias primas ) Há várias matérias primas que podem ser empregadas em processos de digestão anaeróbica. Resíduos urbanos (fração orgânica) Lodo de estação de tratamento de esgoto Lodo de estação de tratamento de efluentes industriais Dejetos de suínos, bovinos, aves Resíduos das industrias de alimentos Resíduos das industrias de bebidas vinhaça A composição do biogás é fortemente dependente do substrato orgânico utlizado e da tecnologia do biodigestor

10 Biometano BIOGÁS Poder Calorífico Inferior ~ Kcal/Nm3 Tratamento e Purificação ReHrada de: ü água, ü CO 2 ü H 2 S ü VOCs ü Siloxanos ü Outros BIOMETANO Poder Calorífico Inferior ~ Kcal/Nm3

11 Limpeza de biogás ü remoção de impurezas a nível de traços do biogás tais como sulfetos, amônia, siloxanos etc. ü remoção de gotas de água e umidade Purificação de biogás ü remoção de dióxido de carbono ü remoção de nitrogênio em alguns casos especiais (gás de aterro)

12 Usos finais Injeção na rede de Gás Natural Uso automohvo Tratores, caminhões, colheitadeira (equipamentos agrícolas

13 EBA, Report 2015 Produção e uso de biogás no Brasil Cenário internacional

14 EBA, Report 2015 Produção e uso de biogás no Brasil Cenário internacional

15 EBA, Report 2015 Produção e uso de biogás no Brasil Cenário internacional

16 Nicolas de la Vega European Biogas AssociaHon 14th of June 2016, Brussels Produção e uso de biogás no Brasil Cenário internacional

17 PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano na Europa DireTva Europeia 1999/31/CE, que atribui aos Estados Membros a necessidade de reduzir a quanhdade de resíduos biodegradáveis deshnados a aterros sanitários. DireTva 2006/12/CE orienta os estados membros a implantarem medias que encorajem o uso de resíduos como fonte de energia DireTva 2009/28/CE - DirecHva Energias Renováveis: estabelece meta obrigatória de 20% das fontes de energia renováveis no mix energétco final da UE até

18 PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano na Europa DireTva 2009/73 CE que estabeleceu regras comuns para o mercado interno de gás natural, incluindo o gás natural liquefeito (GNL), regras estas igualmente aplicáveis aos gases provenientes de biomassa ou outros Hpos de gases, desde que esses gases possam ser, do ponto de vista técnico e da segurança, injetados e transportados na rede de gás natural. Essa DireTva impulsionou a produção do biometano na Europa DireTva 2014/94/UE referente à criação de uma infraestrutura para combuswveis alternahvos

19 PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano na Europa Na Alemanha "Programa de Energia Integrada e do Clima" (IEKP), é a linha condutora para atngir a meta de reduzir as emissões de gases de estufa em 40% até 2020 em comparação às de O pacote é composto de 29 medidas, que auxiliam a definir os programas de subvenção e regulação relahvos às energias renováveis como biogás/biometano (Claus Doll, et all, 2012).

20 Na Suecia Produção e uso de biogás no Brasil PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano na Europa Climate Investment Program Klimp da Suécia destna para cada unidade de biogás uma bolsa de até 30% do valor do investmento total. Para o usuário final, no caso o proprietário do veículo a biogás, este também se beneficia de um subsídio financeiro (Nordberg, 2016).

21 PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano na Europa Medidas de suporte econômico Alemanha Espanha Suécia Os subsídios ao inveshmento sim sim Sim EmprésHmos para inveshmento em condições especiais sim sim não Tarifas especiais sim sim não CerHficados verdes não não sim Apoio indireto (imposto sobre o carbono) sim não Sim Suporte adicional para instalações de pequena escala sim sim não IncenHvos para uso de esterco como matéria- prima sim sim sim IncenHvos para a uhlização de culturas energéhcas sim não sim Apoio orientado para o conhecimento Apoio por meio de ações informahvas sim sim sim Biogás como parte de estratégias de desenvolvimento rural sim sim sim Biogás como parte de estratégias de manejo de adubo sim sim sim Medidas de suporte adicional Acesso prioritário à rede elétrica nacional sim sim não Acesso prioritário à rede nacional de gás sim não não Condições preferenciais para carros movidos a gás não não sim Redes de aquecimento urbano extensas não não sim Fonte: Andrea G. Capodaglio et all, 2016

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23 PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano na Europa Numero de regulamentos para o setor de biogás em alguns países da Europa 12" 10" 8" 6" 4" 2" 0" Austria" Alemanha" Dinamarca" Estonia" Finlandia" Hungria" Italia" Suécia" Slováquia" Fonte: AEBiom, 2012

24 Cenário nacional Plantas à Biogás em Operação Plantas à Biogás em Outorga Origem No de plantas Capacidade instalada (MW) Origem No de plantas Capacidade instalada (MW) Aterro 7 77 ETE 4 4 Dejetos animais 10 2 Aterro 4 68 ETE 1 2,6 Ind. Alimentos 1 0,04 Ind. Alimentos 2 0,9 Resíduos da cana 2 15,8 Total Total 8 86

25 PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano no Brasil No Brasil, Lei federal nº /2009, inshtuiu a PolíHca Nacional de Mudanças ClimáHcas Lei Federal nº /2010, que trata da PolíHca Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). No Estado do Rio de Janeiro Lei Estadual nº 6361, de 18 de dezembro de 2012 torna mandatória a injeção de 10% de biogás proveniente de RSU (Resíduos Sólidos Urbanos) na rede da distribuidora local de gás canalizado

26 PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano no Brasil Em São Paulo, Lei Estadual nº , de 9 de novembro de 2009, que inshtui a PolíHca Estadual de Mudanças ClimáHcas, regulamentada pelo Decreto nº , de 24 de junho de Decreto Estadual no de 4 de dezembro de 2012, inshtuiu o Programa Paulista de Biogás e Biometano de São Paulo.

27 PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano no Brasil Em São Paulo, Decreto nº /2013 reduziu a base de cálculo do imposto incidente nas saídas internas de biogás e biometano, de forma que a carga tributária corresponda ao percentual de 12%. (antes era 18%) Decreto /2014 Deferimento para a produção de biogás ou biometano e geração de energia elétrica ou térmica a parhr de biogás ou biometano Decreto 59039/2013 Diferimento para tratamento e disposição de RSU com geração de energia elétrica e térmica

28 PoliHcas de incenhvo ao biogas/biometano no Brasil IncenHvos fiscais, no Brasil há várias fontes de incenhvos que auxiliam o desenvolvimento do mercado de energia da biomassa residual, tais como: Plano Nacional de Agroenergia, Programa de Agricultura de Baixo Carbono, o Programa Nacional para a Agricultura Familiar (PRONAF), Programa de IncenHvo às Fontes AlternaHvas de Energia (PROINFA), entre outros. A maioria destes programas preveem incenhvos que propiciam créditos diferenciados para inovação e transferência de tecnologia que garantam a sustentabilidade da cadeia produhva da agroenergia.

29 Resolução ANP Nº 8 DE 30/01/2015 Origem do biogás: ahvidades agrossilvopastoris; Planta de biometano: injeta gás na rede de distribuição de gás natural; Especificação de abrangência nacional; Contaminantes CO 2, H 2 S, H 2 O: limites iguais aos aplicados ao gás natural. Cria obrigações ao produtor quanto ao controle de qualidade; Determina o uso Experimental para o biometano oriundo de aterros sanitários ou estações de tratamento de esgoto.

30 CARACTERÍSTICA UNIDADE GÁS NATURAL RANP n 16/2008 BIOMETANO RANP n 8/2015 Norte Nordeste Centro-Oeste, Sudeste e Sul Norte - Urucu Brasil, exceto Norte-Urucu Poder calorífico superior kj/ m³ a a kwh/m³ 9,47 a 10,67 9,72 a 11,94 Índice de Wobbe kj/m³ a a Número de metano, mín. anotar 65 Metano, % mol. 68 min. 85 min. 90,0 a 94,0 96,5 min. Etano, máx. % mol Propano, máx. % mol. 3 6 Butanos e mais pesados, máx. % mol. 1,5 3 Oxigênio, máx. % mol. 0,8 0,5 0,5 Inertes (N2+CO2), máx. % mol N2+CO2+O2, máx. % mol. 10 3,5 CO2, máx. % mol Enxofre Total, máx. mg/m Gás Sulfídrico (H2S), máx. mg/m Ponto de orvalho de água a 1atm, máx. ºC Ponto de orvalho de hidrocarbonetos a 4,5 ºC MPa, máx. Mercúrio, máx. µg/m³ anotar 7

31 Regulamentação técnica Qualidade do gás Especificações, projeto, filosofia de Operação e manutenção Requisitos dependentes de avaliação de risco consoante ponto de injeção Regulamentação econômica IncenHvos ReparHção de custos entre operadores Pagamento da injeção ão Acesso às redes

32 É necessária a definição clara das atribuições de papéis e responsabilidades entre produtor / operador da instalação de biometano e o operador de rede: Processamento da matéria prima, upgrade de qualidade, unidade de compressão, estação de injeção, sistemas de controle de qualidade, sistemas de monitoramento local e remota Odorização Procedimentos de operação e informação (parhda, funcionamento normal, parada normal e emergencial) Manutenção Verificações periódicas da estação de injeção e seus componentes bem como controle de qualidade do gás,

33 Andrea G. Capodaglio, Arianna Callegari and Maria Virginia Lopez. European Framework for the Diffusion of Biogas Uses: Emerging Technologies, Acceptance, IncenHve Strategies, and InsHtuHonal- Regulatory Support. Sustainability 2016, 8, 298; doi: /su DOLL, CLAUS, et all. Determining the climate impact of the German government s Integrated Energy and Climate Programme (IEKP) and proposing a plan to conhnuously monitor its climate impact. Environmental Research of the German Federal Ministry of the Environment, Nature ConservaHon and Nuclear Safety. Project- no. (FKZ) , Report- no. (UBA- FB) Dessau- Roßlau, Germany, 2012 European Union (EU). DirecHve 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 on the PromoHon of the Use of Energy from Renewable Sources and Amending and Subsequently Repealing DirecHves 2001/77/EC and 2003/30/EC (Text with EEA relevance). Available online: h p://faolex.fao.org/docs/pdf/ eur88009.pdf (accessed on 14 March 2016). European Commision (EC). NaHonal Renewable Energy AcHon Plans. Available online: h ps://ec.europa.eu/ energy/node/71 (accessed on 14 March 2016). European Biogas AssociaHon (EBA). EBA Biogas Report 2014; European Biogas AssociaHon: Brussels, Belgium, 2014 European Biogas AssociaHon (EBA). EBA Biogas Report 2014; European Biogas AssociaHon: Brussels, Belgium, 2015 NORDBERG AKE. Review of European policies affechng implementahon of anaerobic digeshon. JTI - Swedish University of Agricultural Sciences Disponível em: h ps:// Acesso em