Resultados dos Estudos Preliminares da Captura e Utilização de Biogás dos Aterros Sanitários de Uberaba e Santana do Paraíso Belo Horizonte, 26 de Abril de 2011 Jim Michelsen SCS Engineers & Frederico Vasconcelos SCAI Automação Consultores para US EPA
Aterro Sanitário Uberaba Aterro Sanitário do Vale do Aço Santana do Paraiso 2
Introdução Fontes de Informação Informações sobre o local Aterro Sanitário Uberaba Aterro Sanitário do Vale do Aço Aterro Sanitário do Vale do Aço 3
Aterro Sanitário de Uberaba Proprietário: Município de Uberaba Capacidade total estimada do aterro: 2 milhões de toneladas 4
Informações Sobre o Aterro de Uberaba Inicio das operações: 2006 Área para disposição: 17 ha Profundidade máxima do aterro: 40 metros Disposição anual: 68.100 toneladas (2009) Encerramento previsto: 2026 (2 milhões toneladas) Compactação e cobrimento Tratamento do chorume Sistema passivo de coleta de biogás 10 poços 5
Composição dos Resíduos Sólidos - Uberaba Aterro Uberaba Detritos de Cozinha 3% 10% Restos de Poda 1% -1% 4% 7% 52% Papel Material têxtil Madeira Plásticos 17% Metais Vidros e Cerâmicas 6% Outros materiais inorgânicos Mais de 58% dos resíduos são orgânicos 6
Aterro Sanitário do Vale do Aço Proprietário e Operador: Vital Engenharia Ambiental S.A. Para a disposição de resíduos de sete municípios Capacidade total estimada do aterro: 2,1 milhões de toneladas 7
Informações Sobre o Aterro Vale do Aço Inicio das operações: 2003 Área licenciada para disposição: 16,9 ha Profundidade máxima do aterro: 20 metros Disposição anual: 92.000 toneladas (2010) Encerramento previsto: 2025 (2,1 milhões de toneladas) Tratamento do chorume fora do aterro Compactação e cobrimento Sistema passivo de coleta de biogás conectados aos drenos de chorume na base do aterro sanitário. 8
Composição dos Resíduos Sólidos Vale do Aço 9
Projeção da Recuperação do Biogás - Uberaba Recuperação média baseada em uma eficiência de 65% - valor conservador Eficiência pode ser superior dependendo de: Melhorias nas operações do aterro Concepção do campo de poços Operação do sistema de captura 10
Projeção da Recuperação do Biogás - Uberaba 11
Projeção da Recuperação do Biogás Vale do Aço Recuperação média baseada em uma eficiência de 57% - valor conservador Eficiência pode ser superior dependendo de: Melhorias nas operações de aterro Concepção do campo de poços Operação do sistema de captura 12
Projeção da Recuperação do Biogás Vale do Aço 13
Opções de Projetos de Biogás Geração de Eletricidade Determinante crítico: Preço da energia elétrica O preço para energia renováveis semelhante (biomassa) em MG (Leilão 2010) - R$138 / MWh ; ou Vender para um usuário final qualificado (Lei 10,762) Atender demanda de eletricidade no aterro (auto geração) Biogás pode suprir a geração de energia elétrica equivalente a 1 MW de potência instalada Consumo na própria instalação. 14
Turbinas: gás, vapor e Ciclo Combinado Capacidade: 1-6 MW Vantagens Grande aterros tem maiores possibilidades de aplicação Custo baixo de O&M Tamanho compacto Emissões mais baixas de NOx Desvantagens Ineficiente com carga parcial Carga parasitária alta devido às exigências da alta compressão do gás Requer pré-tratamento do biogás 15
Microturbinas Capacidade: 30-200 kw Vantagens Emissões baixas Capacidade de utilizar combustíveis diversos Leve/tamanho pequeno Custos baixos de manutenção Desvantagens Ineficiente Custo alto de investimento $/kw Requer pré-tratamento do combustível 16
Motor de Combustão Interna Capacidade: 350 kw - 3 MW Vantagens Tecnologia comprovada e confiável Eficiente Disponibilidade alta > 92% Normalmente não requer prétratamento do biogás Desvantagens Maiores custos de O&M Maiores emissões de NOx e CO 17
Opções de Projetos de Biogás Geração de Eletricidade Tecnologia Recomendada 1 MW motor de combustão interna Tecnologia provada Menor custo de investimento Maior eficiência Normalmente não precisa tratamento de biogás Custo de investimento Interconexão com CEMIG (nível distribuição com 3 fases) R$3.000 / kw R$4.800 / kw 18
Utilização Direta do Biogás Caldeiras Aplicações térmicas direta Forno Aplicações inovadoras Estufas Aquecedores Infravermelhos Fornos de cerâmica Evaporação do chorume 19
Utilização Direta do Biogás Comprimento do gasoduto varia de 0,6 a 15 km < 5 km tem maior viabilidade O biogás é utilizado por um usuário fora do aterro sanitário Canalização do biogás para um usuário próximo para uso em caldeira, forno ou algum outro processo Excelente possibilidade, se um usuário final se encontra nas proximidades Pode tirar vantagem do preço de distribuição do GN 20
Opções de Projetos de Biogás Uso Direto - Uberaba Determinante critico: preço do gás natural Tarifa regulada para usuários industriais foi de R$23.34 / MMBtu (outubro 2010) Aterro próximo ao pólo industrial da Fosfertil (6-8 km), porém foram identificadas instalações industriais promissoras para o uso do biogás Custo de Investimento Skid de tratamento e compressão de biogás R$650 R$850 / M3 Duto R$200.000 R$300.000 / Km Custo total estimado (6 km) - R$ 2.25 M 21
Uso Direto de Biogás - Uberaba 22
Opções de Projetos de Biogás Uso Direto Vale do Aço Determinante critico: preço do gás natural Tarifa regulada para usuários industriais foi de R$23.34 / MMBtu (outubro 2010) Aterro próximo a indústrias Fábrica de Bicicletas 0,2 km Fábrica de colchões 1.5 km Parque Industrial 3,85 km Indústrias Pesadas 4.7 km (próximo ao Aeroporto) Complexo Usiminas 5-6 km 23
Opções de Projetos de Biogás Uso Direto Vale do Aço Custo de Investimento Skid de tratamento e compressão de biogás R$650 R$850 / M3 Duto R$200.000 R$300.000 / Km Custo total estimado (6 km) - R$ 2.25 M Custo de Operação e Manutenção R$170 - R$250 por M3/hra 24
Uso Direto de Biogás Vale do Aço 25
Opções de Projetos de Biogás Carbono Combustão e comercialização dos créditos de carbono Determinante critico: preço dos CERs 10 14 / tonelada CO2e Entre 20-22,000 toneladas CO2e / ano em 2013 até 55-75,000 T CO2e / ano em 2027 Custo de investimento Sistema de coleta de biogás ativa R$1.35 milhões (Uberaba) e R$ 1.62 milhões (Vale do Aço) Operação e Manutenção 7%-12% do custo de investimento 26
Benefícios Ambientais de um Projeto Redução de emissões diretas advindas da combustão do biogás Redução total de emissões diretas (projeto de 10 anos) = 390/ 470 mil toneladas CO 2 eq Redução de emissões indiretas associadas ao deslocamento do uso de combustíveis fósseis (uso direto) Esses benefícios anuais são equivalentes a: Eliminação das emissões de 832 automóveis Plantio de 928 acres de árvores Prevenção do uso de 10.120 barris de petróleo 27
Conclusão Uberaba Quantia modesta de biogás: 350 m 3 /h em 2012 Máximo: 1.250 m 3 /h em 2027 Projeto de uso direto implementado em fases seria viável: Primeira fase: Projeto de queima direta e créditos de carbono Segunda fase: Projeto de Utilização Um estudo mais detalhado é necessario para avaliar as opções de projetos 28 28
Conclusão Vale do Aço Quantia modesta de biogás: 490 m 3 /h em 2012 Máximo: 1.090 m 3 /h em 2025 As opções de projetos alternativos incluem a queima direta de metano para créditos de redução de emissão ou uso direto em instalações industriais próximas Um estudo mais detalhado é necessário para avaliar as opções de projetos 29 29
Para mais Informações Jim Michelsen: jmichelsen@scsengineers.com Frederico Vasconcelos: frederico@scaiautomacao.com.br Para mais informações sobre os programas do GMI e LMOP, contatar Chris Godlove - godlove.chris@epa.gov 30 30