PROJECTO GR 3. A relva um recurso energético para produção de biogás (GRass as a GReen Gas Resource) IEE/12/046/SI2,645700

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1 Workshop Valorização Energética de Resíduos Verdes Herbáceos PROJECTO GR 3 Lisboa 30 de Outubro de 2014 A relva um recurso energético para produção de biogás (GRass as a GReen Gas Resource) IEE/12/046/SI2, Doutor Santino Di Berardino Investigador Principal-Unidade de Bioenergia, LNEG, Estrada. do Paço do Lumiar, LISBOA

2 2 Directiva renováveis

3 3 Directiva sobre aterros A directiva comunitária 1999/31/EU (transposta em Portugal em 2002) restringe a disposição em aterro de resíduos orgânicos biodegradáveis e lamas: Em 2010 a quantidade de Matéria orgânica biodegradável: reduzida a 75% do valor de Em 2013 a quantidade de Matéria orgânica biodegradável: reduzida a 50 % do valor de Em 2020 a quantidade de Matéria orgânica biodegradável: reduzida a 25% do valor de 1995.

4 4 Gestão dos RSU - Evolução Minimização Reciclagem Valor. Org. e fertiliz. Recuperação Energia (Incineração Dig. An.) Aterro Modelo de Gestão antigo Modelo de Gestão actual

5 Economia Baseada na biomassa Esquema da valorização da biomassa. 5

6 6

7 7 Resolução Parlamento Europeu 2009/C 66 E/05 (12/03/2008) Constitui uma fonte de energia vital que promove o mercado energético renovável, a reciclagem de matérias-primas nutrientes das plantas e a redução das emissões, conduzindo, consequentemente, à protecção ambiental e climática, ao desenvolvimento rural e a novas perspectivas de rendimento.

8 Digestão Anaeróbia de Resíduos Tecnologia conhecida há mais de 150 anos que produz a partir de resíduos o biogás, um combustível renovável com uso versátil, que pode gerar energia elétrica ou substituir o gás natural. inicialmente dedicada tratamento de um substrato único (lamas de ETAR) que evoluiu em diversas direcções: Anos 50: Tratamento de efluentes industriais e agro industriais Anos 70: Tratamento do esgoto: países de clima temperado Meados dos anos 80: Conceito de co-digestão, uma solução que procura sinergias a partir de resíduos, pela mistura e degradação conjunta de substratos. Finais dos anos 80: Digestão dos RSU por processos húmidos ou a seco. Anos 90: Integração dos resíduos com culturas energéticas. 8

9 9 Substratos principais para a D. A. Resíduos da agropecuária, Lamas das ETAR, Fracção orgânica dos RSU, Resíduos industriais (resíduos da curtimenta, papel lagares, matadouros, leite, azeite, vinho, etc.) Culturas energéticas Misturas de resíduos (codigestão)

10 Vantagens da D.A. Eficaz em tratar resíduos orgânicos com menos de 40 % de matéria sólida. Grau de conversão da M. O %. Produz menos lamas em relação às tecnologias aeróbias e gasta menos energia com o tratamento. Reduz % o teor de bactérias patogénicas em sistemas normais. Atinge valores superiores em reactores em série ou com desinfecção. Produz m 3 de biogás por ton. de sólidos destruídos. Reduz fortemente os cheiros. Produz uma lama estabilizada com propriedades fertilizantes e reológicas, melhoradas. Bom para a rega, reciclando água e reagentes químicos. 10

11 11 Digestores - Sistemas tecnológicos Característica Humidade do substrato Molhado Tipo de Sistema Seco Temperatura mesofílica termofílica fases Fase única Duas fases Alimentação Contínua descontínua Agitação fluxo Mistura contínua Ascendente/d escendente Fluxo em pistão horizontal

12 12 Digestor tipo Garage

13 13 Digestão em fase húmidaagropecuária

14 14 Sistema Dranco e Valorga Sistema Kompogas

15 15 Co-Digestão de Resíduos Tratamento conjunto de diversos tipos de resíduos Assegura óptimas condições operação e gestão Condições favoráveis para a aplicação e a reutilização do biogás e do efluente na agricultura Pode incluir efluentes sazonais, Reúne condições para o controlo da qualidade do biogás e o resíduo digerido, Assegura um baixo custo e flexibilidade de armazenamento.

16 16 Tratamento e Valorização integrada de Resíduos

17 Sistema Integrado com a Agricultura 17

18 18 O efluente digerido O digerido, contém a maior parte dos nutrientes presentes inicialmente nos resíduos: As proteínas são convertidos em amoníaco O fósforo é convertido em iões de fosfato (PO4 +) O enxofre é convertido em sulfuretos de (S) A sua reutilização como adubo na agricultura é uma opção válida, quando contém baixo nível de tóxicos. A mistura de resíduos, lamas e resíduos agrícolas podem ser optimizadas, a fim de proporcionar relação C / N óptima.

19 DA e Biocombustíveis 19 O que faz a Digestão anaeróbia CONTENÇÃO DE EMISSÕES PRODUÇÃO DE FERTILIZANTES VALORIZAÇÃO AGRÍCOLA E EMPREGO PRODUÇÃO DE ENERGIA

20 Produção de Biogás na Europa (Biogas Barometer 2012) 20 Portugal é o 5º último

21 Culturas agrícolas. O que são? A biomassa para o digestor pode resultar de culturas secundárias, que ficam no solo para efeito de fertilização ou fito-sanitárias, Plantadas especificamente para alimentar um digestor, designadas por culturas energéticas. O aproveitamento dos resíduos agrícolas não apresenta os mesmos problemas que a utilização directa das culturas, mas este substrato é menos biodegradável, requerendo pré-tratamentos para aumentar o grau de conversão. 21 A Tremocilha; B Pegletta e C Aveia

22 22 DA e culturas energéticas O milho foi a cultura mais utilizada na UE Agora se utilizam os pastos e culturas secundárias com maior productividade energética.

23 23 Custo dos prados Um hectare de prado herbáceo custa de /ha consoante o preço das sementes e tipo de lavra. Os incentivos existentes para a valorização desta matéria-prima em biogás não são suficientes para compensar o custo de produção, recolha, preparação e processamento. Não existe ainda em Portugal a produção de culturas energéticas para esta finalidade.

24 24 Implementação da D. A. O Biogás é um bom exemplo para demonstrar a grande complexidade da bioenergia. Envolve políticas coordenadas de diversos sectores. Política agrícola Política dos resíduos Política energética Política ambiental em termos de emissões GEE Política de protecção da biodiversidade e do património natural Política do emprego e desenvolvimento rural A falta de coerência e de políticas interligadas pode constituir uma armadilha burocrática em alguns países e portanto limitar a aplicação.

25 Contributo líquido de energia 25

26 26 Comparação biocombustíveis

27 Culturas energéticas Vantagens Recurso renovável que armazena a energia Contribui para a autosuficiência energética. Diversifica as fontes de energia A energia do Biogás tem balanço positivo A energia proveniente da agricultura poderá contribuir com 50 a 240 EJ/ano (Bernes et al. 2003) 27

28 28 Esquema moderno da DA

29 29 A relva: fonte de Energia A relva produz avultadas quantidades de biogás. As relvas são recolhidas nas cidades e estradas e implicam custos de transporte, tratamento e destino final avultados Por outro lado as relvas podem constituir um potencial a aproveitar na Digestão Anaeróbia Existem digestores municipais, industriais ou de RSU que poderiam acolher este co-substrato

30 Silagem de milho Silagem de centeio inteiro Silagem de erva erva do Sudan Beterraba de alimentação Sorgo doce Bioresíduo Beteraba comum resíduos de aviário folhas de beterraba polpa prensada estrume de porco estrume de vaca vinhaça de cereal estrume de porco líquido estrume de vaca líquido Rendimento em biogás. A relva é um bom substrato Rendimento em Biogás m3/t

31 Potencial de Metano por Ha 31

32 32 Produção da relva e metano Tipo de relva Produção por hectare (t/ha/ano) Produção de metano (m 3 CH 4 /t) Produção de Metano (m 3 CH 4 /ha.an o) Sem rega e corte pouco frequente 7, Com regadio e corte frequente

33 33 Relvas de jardins-custo zero A sua produção tem custo zero, pois é suportada pelos beneficiários das áreas verdes, uma situação mais favorável em relação às culturas energéticas. Os RV são gerados dentro de áreas servidas pelo sistema de recolha dos RSU, outra situação potencialmente favorável. Uma percentagem importante destes RV é encaminhada para o sistema regional de tratamento dos RSU, acabando por ser convertida em biogás, caso exista a digestão anaeróbia. É o caso do RV dos pequenos produtores, até 110 l/dia, que vêem encaminhados os seus resíduos para os ecocentros. Este material contém impurezas e provoca problema aos digestores

34 34 Taxa de entrega A maior dificuldade surge com os produtores de maior porte e na interface entre os municípios e o sistema multimunicipal ou regional de gestão dos resíduos. Existe uma taxa de entrada, variável de caso para caso, que desencoraja a entrega dos RV. Assim, de acordo com o inquérito efetuado, alguns sistemas recebem quantidades insignificantes de RV enquanto que outros declaram valores importantes. Os RV que não são encaminhados para o sistema central são enterrados ou sofrem localmente tratamento de trituração, compostagem, etc., que também tem os seus custos.

35 35 Composição Relva nacional Parameter GG ph 6,3 Humidity(%) 65,5 TS (mg/gr of fresh matter) 345 VS (mg/gr of fresh matter) 310 Nitrogen KN(mg/g dry matter) 8 Carbon [total](mg/g dry matter) 423 Hydrogen[total](mg/g Dry matter) 55 Sulfur [total](mg/g dry matter) 20 TOC (organic carbon mg/g dry mat) 395 Phosphorus (mg/g dry matter) 0,7 Cellulose(%) 19 Xylan (%) 9 Arabian(%) 2 Acetyl Groups(%) 1 Hemicelulose(%) 13 Lignin(%) 14 Gross Calorific Value (GCV) [MJ/Kg] 16,35

36 36 Ensaios de Laboratório no LNEG 131,8 m 3 CH 4 /ton matéria húmida Biomethane potential of GG 381,9 m 3 CH 4 /ton Sólidos Secos 425,7 m 3 CH 4 /ton Matéria orgânica seca 509,1 m 3 CH 4 /ton TOC

37 37 Valor de uma tonelada de relva Tipo de relva Valor da electrici dade ( /t) Valor do fertiliza nte ( /t) Valor térmic o ( /t) Valor total ( /t) Valor Total ( /ha.ano) Sem rega e corte pouco frequente Com regadio e corte frequente 45 4, , , ,5 1430

38 38 Benefícios ambientais Redução das emissões de CO 2, NOx, SOx e CH 4 para a atmosfera devido à substituição de combustíveis fósseis pelo biogás, para a produção de energia eléctrica e calor. Diminuição de odores. Melhoria das condições higiénico-sanitárias no transporte dos resíduos. Diminuição da quantidade de resíduos húmidos e melhoria do desempenho do digestor. Contributo ao tratamento e destino final das relvas. Promoção de uma imagem ambiental mais favorável.

39 39 Redução de emissões proporcionadas pelo Biogás Combustível substituído Economia de combustível Redução de Emissões de CO 2 (kg/m 3 ) Gás Natural ( m 3 ) 0,7 1,36 Propano (lt) 0,73 1,09 Gasóleo (lt) 0,52 1,3 Carvão (kg) 0,47 1,15

40 40 Certificados verdes O mercado do carbono pode ser um forte incentivo á produção de biogás. Desde 1 de Dezembro de 2003, o operador da rede nacional (REN) é membro da AIB (Associação dos organismos emissores Entity), e o responsável pela emissão de CERs (Certificado de Sistema de Energia Renovável). Contudo a Certificação Energética Verde ainda não está disponível aos produtores de energia elétrica renovável em Portugal, tais como as instalações de biogás, impedindo o aproveitamento do mercado da energia verde e a obtenção de créditos de carbono e de receitas significativas.

41 41 Benefícios sociais Menor poluição. Criação de emprego e rendimento. A promoção duma consciência Ambiental. Participação da comunidade local na solução dos seus resíduos, estimulando a recolha selectiva de RSU. Estimulo à prática de jardinagem e à defesa do território, de acordo com as políticas regionais nesta matéria.

42 42 Potencial da Biomassa efeito social A longo prazo, por cada Gigawat-hora, a bioenergia permite a geração de 1,75 novos empregos.

43 43 Valor do emprego Na avaliação dos meios financeiros a libertar deverse-ia considerar que cada 50 ha de terreno cultivado para alimentar um novo digestor permite 2 novos empregos, poupando-se pelo menos /ano em subsídio de desemprego. Outro contributo é aumento da receita fiscal dos impostos pagos por cada novo posto de trabalho: 3500 /ano (7000 /ano pelos dois). Assim para financiar o biogás basta para tal transferir verbas dos fundos de desemprego para a área da energia, ajudando o desenvolvimento, não necessitando de recursos financeiros adicionais.

44 44 Barreiras existentes Dificuldades Elevado custo de investimento Recolha e cooperação entre diversas entidades que não esta habituadas a dialogar. Necessidade de áreas agrícolas para os resíduos digeridos. Criar bom projecto e um bom esquema de gestão para ser viável. Procedimentos burocráticos. Estrutura dos modelos tarifários, e baixo preço da energia eléctrica de fonte renovável (116 /mwh)

45 45 Por isto tudo A relva não deve ser considerada um resíduo mas uma cultura energética disponível sem custo de produção. 30 de Outubro de 2014

46 46 Espaços verdes Um potencial a aproveitar

47 A Relva a biorefinaria do Futuro

48 48 O projecto GR3 a relva como fonte de Energia Projecto com duração de 36 meses. Começou em Abril de Orçamento Total é: Co-financiado a 75% pelo programa Energias Intelligentes da Europa Contracto No: IEE/12/046/SI Coordenador: DLV Belgium CVBA (Be)

49 Ideia Principal Promover a produção de biogás a partir de resíduos dos espaços verdes urbanos e das estradas, um potencial ainda pouco aproveitado que envolve custos. Podem ser propostas soluções mais sustentáveis e económicas, produzindo mais energia renovável e reduzindo emissões. Lisboa 49 (Portugal)

50 50 PROJECT SUMMARY Objectivo chave Promover o desenvolvimento de uma cadeia de valores para os resíduos das áreas verdes. Integrar as actividades dos produtores de relva com os produtores de Biogás

51 Alvos visados Diminuir a dependência energética Melhorar a Gestão dos resíduos. Promover a implementação de tecnologias que produzem energia a partir do biogás em codigestão Dar um exemplo que estimule estas soluções no país. Assistir as autoridades nacionais e locais para ultrapassar as barreiras não técnicas que bloqueiam estas tenologias e dificultam a sua entrada no mercado da energia. 3 de Outubro Workshop de 2014 Valorização Energética de Resíduos Verdes Herbáceos Lisboa 51 (Portugal)

52 VALORIZAÇÃO CADEIA DE VALORES INEXISTENTE Forneciment o 52 Situação Ecologic mowing ± tons of grass waste generated Actually 70% disposed, 30% composted Purification Ensilaging Digestion CHP Biomethane fuel Composting Devido a: - Falta de logística Requer Investmentos de ambos os lados - Enquadramento Legislativo - Não há contacto entre os interessados Possibilidades - Aumento da produção de energia renovável 1 ton erva ~ 340 kwel e 400 kwth - Economia de Energia Primária - (na compostagem) -Menos destino final incontrolado de relvas -Criação de lugares de trabalho (economia Biogas plants looking for more sustainable feedstock social)

53 53 Actividades adicionais Efectuar um estudo sobre a disponibilidade de matéria verde em Portugal e na Europa Fazer um resumo sobre a tecnologia disponível e avaliar os rendimentos energéticos. Determinar as barreiras técnicas e não técnicas que dificultam a sua implementação, Apresentar um caso de estudo no país junto de um município nacional.

54 Grupos alvos e Actores chave Institutos públicos e Autoridades locais Agências locais e autoridades gestoras de energia Comunidades Locais Investidores na produção de energia e agentes que actuam no comércio de energia. Gestores dos resíduos e Autoridades da protecção do ambiente Consultores, engenheiros e peritos em economia Lisboa 54 (Portugal)

55 55 EXPECTED IMPACTS Resultados esperados Obtenção duma produção de energia de 7200 (toe/ano) Redução de 300 (toe/ano) de energia primária Redução de t CO 2 e/ano da emissão de gases com efeito estufa

56 56 Parceiros Coordenador do Projecto : DLV Belgium cvba Rijkelstraat 28, B-3550 Heusden-Zolder, Belgium T : F: Flanders (Belgium) Denmark Germany Portugal Italy

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