Congresso Mercosul de Biomassa e Bioenergia. Panorama atual e desafios na geração de energia da partir da biomassa

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1 Congresso Mercosul de Biomassa e Bioenergia Panorama atual e desafios na geração de energia da partir da biomassa Profª Drª Suani Teixeira Coelho Colaboradores: Vanessa Pecora, Renata Grisoli, Javier Escobar Caxias do Sul, 24 de Outubro de 2012

2 Geração de Energia a partir de Biomassa Usos finais: Energia térmica/pellets Energia elétrica/cogeração Vantagens Tecnologias comercializadas no país. Combustível e equipamento nacionais. Vantagens ambientais (substituição de outros combustíveis fósseis e grandes hidrelétricas). Cogeração processo mais eficiente (produção simultânea de calor e energia elétrica).

3 Geração de Energia a partir de Biomassa Cavacos e pellets A densificação de (cavacos) pellets de madeira com maior rendimento energético Diâmetro variando entre 6 mm e 16 mm com 10 a 40 mm de comprimento Principal objetivo aumentar a densidade energética gerar mais energia em um menor volume facilitar o armazenamento e transporte. PCI em TEP 0,45

4 Fonte: REN21.Renewables 2012 Global Status Report [Produção mundial de pellets]

5 Produção de Pellets de madeira no Brasil Dispõe de vinte plantas industriais de pellets em funcionamento, alem de novos projetos anunciados, a maioria localizada na região Sul. A produção, o consumo, a exportação e a importação brasileira de pellets ainda são reduzidas.

6 Geração de Eletricidade a partir de Biomassa Fonte: Banco de Informações de Geração, ANEEL, 2012

7 Cogeração com Biomassa Tecnologias Utilizadas para Cogeração de Energia Setor Sucroalcooleiro Setor de Papel e Celulose Setor Madeireiro

8 Cogeração setor sucro alcooleiro Fonte: CENBIO (Usina Santa Adélia São Paulo Brasil)

9 Cogeração Setor de Papel e Celulose Produção / Consumo de Energia Dados da VCP Unidades Integradas Jacareí Luiz Antonio Unidades Papel Piracicaba Mogi das Cruzes

10 Setor Madeireiro Termelétricas a Biomassa - Indústria Moveleira Resíduos de madeira serrada

11 Setor Madeireiro Termelétricas a Biomassa - Indústria Moveleira (Estudo de Caso CENBIO) Quantidade total de resíduos por mês m 3 /mês Densidade 0,70 t/m 3 Quantidade total de resíduos por mês t/mês Total de horas de operação por mês 720 h Fator de operação 91,67% Total de resíduos 11,67 ton/h PCI médio kcal/kg Tecnologia Pot. inst. Invest. total Amort. Valor da eletr. Juros TIR (MW) (R$) (anos) (R$) a.a. Cald. de 43 bar, turb. Cond. 4, , ,00 13,00% 19,78% Fonte: CENBIO, Junho de Notas: 1. Adotado correção no preço de venda de 5% aa 2. Investimento: capital próprio 20%, financiamento 80% 3. Financiamento: 2 anos de carência, 10 anos total 4. Juros: 9,5 % aa (TJLP) + 1 % aa (spread básico) + 2,5 % aa (spread de risco) Fonte: CENBIO, 2001

12 Sistemas de biomassa em pequena escala Micro-turbinas a vapor (<1,5 MW) Projeto Enermad CENBIO 200 kw - FINEP Município de Breves Ilha de Marajó Pará/Brasil

13 Sistemas de biomassa em pequena escala Gaseificador de biomassa para geração de energia na Amazonia Projetos Conjuntos Brasil-Índia/FINEP/CNPq 700 pessoas residências; Área plantada com cupuaçu: 100 ha; Energia para atividades econômicas Antes da usina de gaseificação Frutos de cupuaçu vendidos in natura (pouco valor agregado) Após a usina de gaseificação produção de polpa congelada de cupuaçu (maior valor agregado) Vila amazônica - Aquidabam Gaseificador de biomassa instalado no IPT/USP para adaptação e testes

14 Cogeração de biomassa no Brasil - sustentabilidade Dificuldades Falta de políticas adequadas para incentivar a geração descentralizada e energias renováveis Sustentabilidade técnica Tecnologias já testadas e adaptadas para comunidades remotas Criação de capacitação da população local para O&M Participação da utilidade elétrica local Sustentabilidade econômica Viabilidade econômica de tecnologias de pequena escala com base em biomassa Políticas adequadas para incentivar energia renovável x óleo diesel P&D adicional para o desenvolvimento de gaseificadores de pequena escala Sustentabilidade ambiental Uso de resíduos agrícolas ou resíduos de madeira sustentável A tecnologia deve ser ambientalmente adequada

15 Políticas para eletricidade a partir de Biomassa no Brasil (1/2) 2002 Programa Proinfa (Programa Federal de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica) contrato de 20 anos para aquisição de eletricidade 1000 MW biomassa 1000 MW energia eólica 1000 MW pequenas usinas hidroelétricas Resultados from PROINFA (tarifas de alimentação estabelecidas consideradas muito baixas para biomassa) Total Wind power Small hydropower plants Biomass 3300 MW 1423 MW 1191 MW (only ) 685 MW Fonte: Eletrobras, Agosto MW 685 MW = 315 MW contratos para as outras energias renováveis principalmente para eólica (mais cara!!)

16 Políticas para eletricidade a partir de Biomassa no Brasil (2/2) Leilões baseados nos menores preços R$ 137,44/MWh (usinas termoelétricas todas as fontes de energia) 5,53% do total R$105,12/MWh (apenas energia renovável) Fonte de energia Projetos contratados Potência Instalada (MW) Garantia Física (MWmédio) Preço médio(r$/mwh) Eólica ,5 478,5 105,12 Biomassa ,1 103,06 Hídrica ,9 91,20 Total ,5 612,5 102,18 8,25% do total Não há políticas para bioenergia/biogás não competitivos Em discussão agora leilões para CADA tipo de renovável

17 Aproveitamento energético de resíduos urbanos e rurais Biogás Biogás de Tratamento de Efluentes Biogás de Aterros Sanitários Biogás de Resíduos Rurais

18 Geração de Energia em Aterro Sanitário São Paulo ATERRO BANDEIRANTES Potência instalada: 20 MW Aterro encerrado em maio de 2007 Previsão de geração de biogás: + 25 anos após o encerramento das atividades ATERRO SÃO JOÃO Potência instalada: 22 MW Aterro encerrado em outubro de 2007 Previsão de geração de biogás: + 15 anos após o encerramento das atividades

19 Dificuldades para novos aterros/biogás Dificuldades para novas áreas adequadas principalmente no estado de São Paulo Litoral Norte Baixada Santista Rejeição da sociedade not in my backyard áreas destinadas à aterros sanitários localizadas perto das comunidades Lixo transportado para outros municípios R$ transporte Vida útil do aterro: depende do tamanho do aterro e da sua capacidade. Em média são 20 anos

20 Estado de São Paulo Disposição em aterro: R$ 30 a R$ 40 por t de RSU Baixada Santista Litoral Norte EMAE, 2010

21 Biogás a partir de Tratamento de Esgoto PEQUENA ESCALA TECNOLOGIA ADAPTADA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO OURO VERDE DA SANEPAR FOZ DO IGUAÇU PARANÁ / BRASIL GRANDE ESCALA TECNOLOGIA AVANÇADA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO DA COPASA MINAS GERAIS / BRASIL Potência instalada: 30 kw Tecnologia de conversão energética: motor ciclo Otto adaptado Potência instalada: 2,4 MW Tecnologia de conversão energética : microturbina a biogás Energia térmica: aquecimento de biodigestores

22 Tratamento de Dejetos Animais Granja Colombari Foz do Iguaçu Paraná / Brasil 30 kw instalados Contrato com a COPEL Metodologia para estimar a redução de GEE a partir de biodigestão de resíduos animais Fotos: CENBIO, 2011

23 Novas tecnologias (pequena escala) para conversão de biogás Projeto CENBIO/SABESP-FINEP Tecnologias avançadas: Microturbina a Biogás Biogás de Tratamento de Esgoto na Estação de Tratamento de Esgoto da SABESP, São Paulo Motor Ciclo Otto (comparação)

24 BIOGÁS A PARTIR DE ATERROS/ESGOTO/MEIO RURAL Gargalos Tecnologia motores não fabricados no Brasil (apenas motores adaptados) Turbinas a gás importadas poucos exemplos no lugar Limpeza de gás a ser aperfeiçoada Conservadorismo stakeholders (rural) 2012 Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL - Incentivos para utilidades Projetos de P&D em biogás 24

25 Biogás - Obtenção: tratamento de esgoto, aterros sanitários, dejetos rurais - Utilização: geração de energia elétrica, térmica, uso veicular, etc. Leilões de Créditos de Carbono : 1º Leilão - foram negociadas toneladas de dióxido de carbono pertencentes ao Aterro Sanitário Bandeirantes (SP), por 16,20 a tonelada : 2º Leilão - foram negociadas toneladas de dióxido de carbono pertencentes ao Aterro Sanitário Bandeirantes (SP) e outras toneladas, originárias do Aterro Sanitário São João, por 19,20 a tonelada

26 Biogás Propostas de Políticas - Estabelecer regulamentação específica para compra, venda e transporte de energia elétrica - Adequar as políticas governamentais de tarifa, de preços mínimos, de incentivos fiscais, de tecnologia e de subsídios - Estimular a produção de biogás, por meio de legislação específica, incentivos em financiamento e garantia de compra da energia gerada - Adequar políticas para promover o desenvolvimento tecnológico e industrial do biogás - Propor programas específicos para biogás - Criar mecanismos compensatórios para os produtores de energia que utilizem o biogás - Estimular a realização de projetos, visando a demonstração da viabilidade, técnica, econômica e sócioambiental, da utilização do biogás e à formação de recursos humanos -Estimular as instituições de pesquisa e desenvolvimento a realizar programas cooperativos com as indústrias, direcionando as atividades para tecnologias economicamente viáveis num mercado competitivo

27 Incineração Waste to Energy Fonte: SMA, 2009

28 Incineração - Vantagens Tecnologias seguras e confiáveis, comercialmente disponíveis em outros paises. Minimização das áreas necessárias/diminuição da pressão por ocupação das poucas áreas ainda livres, frequentemente com cobertura vegetal Redução do volume do lixo (85 a 95%) e redução da massa (60 a 70%). Possibilidade de obtenção de energia elétrica e térmica, passíveis de serem comercializadas. Produção de energia em grande escala (garantia de segurança no fornecimento de energia). Recuperação de materiais valiosos tais como metais ferrosos e não ferrosos. Controle de emissões atmosféricas. Ausência do risco de contaminação dos lençóis freáticos e passivos ambientais minimizados. Fonte: CECCONI,2010 Brescia - Italia Processamento de RSU in natura (não requer pré-tratamento).

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

30 Incineração - Barreiras Forte rejeição da sociedade civil (falta de informação) Receio com relação à toxicidade dos gases de exaustão: falta informação sobre a existência de tecnologias adequadas para limpeza dos gases; Preocupações relativas aos impactos na reciclagem (desemprego de catadores): falta informação sobre a necessidade obrigatória de reciclagem antes do processo de incineração. Investimentos iniciais elevados. Custo de geração elevado. Falta de políticas públicas de incentivo às tecnologias para geração de energia elétrica a partir de RSU.

31 Politicas em andamento para Gerenciamento de Resíduos Sólidos Estado de São Paulo ( ) GT - SSE/EMAE - estudo de viabilidade econômica, e modelagem para a implantação da URE. Resultados obtidos: toneladas por dia resíduos sólidos urbanos Potencia prevista 25 MW 2 unidades (600 t/d cada) Uma turbina a vapor (25 MW) Investimento previsto 150 milhões US$ Custo de geração estimado 170 US$/MWh Modelo de investimento - PPP

32 Gaseificação Combustão parcial de um sólido com ar (oxigênio) em quantidade inferior ao que seria necessário para queima completa do combustível. Processo associado à conversão de combustíveis sólidos em gasosos de média ou baixa capacidade calorífica (reações termoquímicas endotérmicas, com vapor e ar ou oxigênio (custo elevado), em quantidades inferiores à estequiométrica). Principais componentes da mistura de gás formada pelo processo de resíduos sólidos: CO, CO 2, H 2 Equipamentos de conversão energética: -grupos moto-geradors (baixas potências até cerca de kw) -em turbinas a gás (acima de 1 MW) ou ainda queimado conjuntamente a outros combustíveis em caldeiras (em desenvolvimento). Dificuldades limpeza dos gases principalmente para turbinas a gás Sistema de pequeno porte em operação

33 Sistemas de gaseificação para RSU Grande porte 12 MW -França Pequeno porte kw -EUA

34 Tratamento Mecânico Biológico Forma integrada de tratar RSU que pode englobar, entre outros processos, a triagem, separação, trituração, secagem, digestão anaeróbia, compostagem e aproveitamento energético. Os resíduos inorgânicos recicláveis ou reutilizáveis (papéis, vidros, materiais ferrosos, alumínio, etc.) são comercializados; a fração orgânica passível de decomposição é submetida à compostagem ou digestão anaeróbia e os rejeitos encaminhados para aterros sanitários.

35 Tratamento Mecânico Biológico

36 Digestão Anaeróbia Fermentador Grupo de motogeradores

37 Comparação entre tecnologias para aproveitamento energético de RSU Tecnologia Vantagens Dificuldades Aterro Sanitário Incineração Tratamento Mecânico Biológico Tecnologia conhecida/dominada (motores) Redução no volume de resíduos sólidos dispostos em aterros sanitários Redução no volume de resíduos sólidos dispostos em aterros sanitários Mercado de recicláveis Dificuldades para encontrar áreas disponíveis (motivos ambientais e sociais) Motores elevadas emissões de NOx (necessidade de equipamentos low NOx ) Micro turbinas pouco utilizadas no Brasil Não há planta instalada com potência inferior a 1 MW no mundo Não há planta instalada no Brasil Custos elevados Não há planta instalada no Brasil Custos elevados Gaseificação Unidades de pequeno porte (<1 MW) planta piloto Não há plantas comerciais para biomassa (experiência de pequeno porte na India e no Brasil/Amazonia) Necessidade de maiores informações/testes para RSU

38 Aproveitamento Energético de Resíduos Sólidos --- Oportunidades Oportunidades na Política Nacional de Resíduos Sólidos Possibilidade de obtenção de Créditos de Carbono Indisponibilidade de áreas para instalação de novos aterros sanitários principalmente nos estados mais desenvolvidos Existência de linhas de investimento para o setor

39 AVALIAÇÃO DE CICLO DE VIDA (ACV) COMPARATIVA ENTRE TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RESÍDUOS SÓLIDOS Projeto de P&D EMAE / ANEEL: Objetivo: elaborar estudo comparativo por meio da (ACV) do potencial de geração de energia elétrica proveniente do aproveitamento energético de tecnologias de tratamento e disposição final de resíduos sólidos (de origem domiciliar, poda, varrição, comercial e industrial não perigoso), incluindo lodo proveniente de estação de tratamento de esgoto. Objetivos secundários: análises dos aspectos econômicos, mercadológicos e sociais das tecnologias de tratamento a serem avaliadas.

40 Resultados preliminares ACV Emissões não tóxicas para o cenário: RSU 90% e lodo 10 PECORA et al. COMPARAÇÃO DO DESEMPENHO AMBIENTAL DE ALTERNATIVAS PARA A DESTINAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS COM APROVEITAMENTO ENERGÉTICO. III Congresso Brasileiro em Gestão do Ciclo de Vida de Produtos e Serviços, Maringá, 2012

41 Atlas de Bioenergia

42 Resíduos de cana-de-açúcar Resíduos florestais Resíduos agrícolas Oleo de palma nas regiões Norte e Nordeste; Biogás proveniente do tratamento de efluentes líquidos gerados na criação de suínos; Biogás proveniente do tratamento de efluentes líquidos domésticos e comerciais; e Biogás proveniente da disposição de resíduos sólidos urbanos em aterros sanitários. Atlas de Bioenergia Panoramas dos potenciais de geração de energia a partir de biomassa

43 Obrigada! CENBIO Centro Nacional de Referência em Biomassa IEE Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo suani@iee.usp.br vpecora@iee.usp.br rgrisoli@iee.usp.br escobar@usp.br