Directiva renováveis

PROJECTO GR 3 Portalegre Produção de biogás a partir dos resíduos verdes (GRass as a GReen Gas Resource) IEE/12/046/SI2,645700 Doutor Santino Di Berardino Investigador Principal-Unidade de Bioenergia, LNEG, Estrada. do Paço do Lumiar, 1649-038 LISBOA 2013-2016 2 Directiva renováveis 1

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 1995. Em 2013 a quantidade de Matéria orgânica biodegradável: reduzida a 50 % do valor de 1995. Em 2020 a quantidade de Matéria orgânica biodegradável: reduzida a 25% do valor de 1995. 3 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 2

Bioenergia Portugal 2015 Portalegre, 28/05/2015 5 Economia Baseada na biomassa Esquema da valorização da biomassa. Biorefinaria 6 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. 3

7 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 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) 4

Vantagens da D.A. Eficaz em tratar resíduos orgânicos com menos de 40 % de matéria sólida. Grau de conversão da M. O. 30-90%. Produz menos lamas em relação às tecnologias aeróbias e gasta menos energia com o tratamento. Reduz 90-98 % o teor de bactérias patogénicas em sistemas normais. Atinge valores superiores em reactores em série ou com desinfecção. Produz 50-70 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. 9 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 10 Mistura contínua Ascendente/d escendente Fluxo em pistão horizontal 5

11 Digestor tipo Garage 12 Digestão em fase húmidaagropecuária 6

Bioenergia Portugal 2015 Portalegre, 28/05/2015 13 Sistema Dranco e Valorga Sistema Kompogas 14 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. 7

Bioenergia Portugal 2015 Portalegre, 28/05/2015 15 Tratamento e Valorização integrada de Resíduos 16 Sistema Integrado com a Agricultura 8

17 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. 18 DA e Biocombustíveis O que faz a Digestão anaeróbia CONTENÇÃO DE EMISSÕES PRODUÇÃO DE FERTILIZANTES VALORIZAÇÃO AGRÍCOLA E EMPREGO PRODUÇÃO DE ENERGIA 9

Produção de Biogás na Europa (Biogas Barometer 2012) 19 Portugal é o 5º último 20 Culturas energéticas 10

21 22 11

Bioenergia Portugal 2015 Portalegre, 28/05/2015 23 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. A Tremocilha; B Pegletta e C Aveia 24 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. 12

Tipo de culturas em Portugal O cultivo de plantas herbáceas, leguminosas e gramíneas, em alternância com as culturas principais, é de uso corrente na agricultura actual de Portugal, Estas plantas de cobertura aumentam a dotação do azoto no solo e melhoram a sua estrutura e propriedades físicas e a capacidade produtiva. Reduzem as necessidades duma custosa fertilização e facilitam a gestão. Utilização do terreno com o objectivo duplo de dar um destino final a lamas e resíduos da agro-pecuária, utilizando o produto digerido na fertilização, e produzir biomassa para fins energéticos. grande variedade de culturas cultivadas para avaliar a viabilidade energéticas, 13

28 Culturas energeticas potencial Uso principal do terreno Área (ha) CH 4 produtível (Nm 3 /dia) Potencial Energético GWh/dia ktep/dia Milho 161.325 806.625 8,9 0,765 Trigo 213.363 1.066.81 11,7 1,006 5 Inculto 136.409 682.045 7,5 0,645 Total 511.097 2.555.48 5 28,1 2,41 14

Potencial energético e fertilizante de algumas culturas, plantadas em terrenos de média fertilidade Prod. Espec. t/ha Prod espe. Biogás m 3 /t Prod biogás (m 3 /ha/di a) Azoto fixado (kg/ha/an o) Aveia 40 96 12 200 Tritical 30 110 9 225 Luzerna 50 90 12 219 Alfa-alfa 35 87 8 210 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. 30 15

Contributo líquido de energia 31 32 Comparação biocombustíveis 16

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) 33 34 Custo dos prados Um hectare de prado herbáceo custa de 350 550 /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. 17

35 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 Rendimento em biogás. A relva é um bom substrato 250 36 80 200 150 100 50 202 172 163 129 111 108 100 88 80 Rendimento em Biogás m3/t 70 67 60 45 40 28 25 70 60 50 40 30 20 10 0 0 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 18

Potencial de Metano por Ha 37 38 Produção da relva e metano Tipo de relva Sem rega e corte pouco frequente Com regadio e corte frequente Produção por hectare (t/ha/ano) Produção de metano (m 3 CH 4 /t) Produção de Metano (m 3 CH 4 /ha.ano ) 7,5 90 675 15 130 1950 19

39 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 40 Espaços verdes Um potencial a aproveitar 20

Composição Relva nacional Parameter 41 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 Ashes Production (%bs) 11,76 42 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 21

43 Valor de uma tonelada de relva Tipo de relva Sem rega e corte pouco frequente Com regadio e corte frequente Valor da electrici dade ( /t) Valor do fertiliza nte ( /t) Valor térmic o ( /t) Valor total ( /t) Valor Total ( /ha.ano) 45 4,5 15 64,5 485 70 4,5 21 95,5 1430 44 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. 22

45 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 46 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. 23

47 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. 48 Potencial da Biomassa efeito social A longo prazo, por cada Gigawat-hora, a bioenergia permite a geração de 1,75 novos empregos. 24

49 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. 50 Por isto tudo A relva não deve ser considerada um resíduo mas uma cultura energética disponível sem custo de produção. 25

51 O projecto GR3 a relva como fonte de Energia Projecto com duração de 36 meses. Começou em Abril de 2013. Orçamento Total é: 1.557.542 Co-financiado a 75% pelo programa Energias Intelligentes da Europa Contracto No: IEE/12/046/SI2.645700 Coordenador: DLV Belgium CVBA (Be) 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. Portalegre 52 (Portugal) 26

53 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 Ecologic mowing Purification Ensilaging Digestion CHP CADEIA DE VALORES INEXISTENTE Biomethane fuel Composting Forneciment o VALORIZAÇÃO 54 Situação ± 800 000 tons of grass waste generated Actually 70% disposed, 30% composted 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) 27

Resultados esperados Obtenção duma produção de energia de 7200 (toe/ano) Redução de 300 (toe/ano) de energia primária Redução de 39000 t CO 2 e/ano da emissão de gases com efeito estufa 55 EXPECTED IMPACTS 56 Operadores de RSU em Portugal 28

57 Resíduos Verdes recebidos nos Sistemas de RSU em 2012 Management System of Green waste (t) Street Waste (t) Total waste (ton) Urban Waste (LOW Code 200201) (LOW Code 200303) ALGAR 338 095 23 647 3 058 AMARSUL 402 882 21 756 13 574 AMBILITAL 62 205 2 311 345 AMCAL 14 107 541 0 BRAVAL 112 636 481 0 ECOLEZIRIA 58 944 502 0 ERSUC 389 21 735 4 122 GESAMB 77 427 752 0 LIPOR 476 216 20 351 0 RESIALENTEJO 46 050 362 416 RESINORTE (c) 348 295 1 151 3 048 RESITEJO 93 764 1 426 118 SULDOURO 186 958 758 7 725 VALORLIS 114 692 7 2 079 VALORSUL 758 412 1 582 698 VALNOR 116 351 77 0 Planalto Beirão 122 414 621 0 TRATOLIXO 386 950 24 837 47 455 VALORMINHO 35 330 a a RESULIMA 128 097 d d AMBISOUSA 126 534 b b Resíduos Do Nordeste 57 802 106 0 RESIESTRELA 71 996 d d Total parcial 102003 82638 82638 Total 4 136 157 184 641 58 Resíduos verdes das Estradas nacionais Material Managed area Quantity ton WW/Y herbaceous waste 11 000 ha 25 000 Ligno Cellulosic Waste 11 000 ha 7 500 29

59 Quantidade Total de Resíduos Verdes source National Potential of Wet herbaceous waste (t/year) Biomethane potential (m 3 CH 4/Y) Green National Areas (above 1 ha) 364 000 32760000 Roadside 57 000 7410000 Green National Areas (below 1 ha) 20 000 2000000 Total 441 000 42170000 60 Representação das Áreas verdes das a) Estradas dde Portugal; b) àreas Verdes Urbanas. (Escala 1:1.950.000) 30

61 Quantidades de R. V. Recebidas nas Centrais de RSU de municípios. Recolha selectiva. Tratolixo Valorsul Green Waste (20 02 01) Total 2012 (t) Cascais 19564 Mafra 1832 Oeiras 1951 Sintra 1261 Private 2298 Amadora 1188 Lisboa 0 Odivelas 0 Total 28094 62 Estimated recoverable grass per municipality and biomethane potential Municipality Estimated Estimated Quantity Biomethane potential (Quantity DW t/y) (WW t/y) (m 3 CH 4 /Y) Amadora 987,7 3655,4 472 000 Odivelas 458,4 1697,5 220 000 Lisboa 9463,7 34923,2 4 380 000 Sintra 796,1 2933,0 362 000 Oeiras 1361,5 5024,9 631 000 Cascais 1237,5 4578,1 589 000 TOTAL 14.305 52.812 6 654 000 31

63 Disponibilidade dde Resíduos Verdes na Região de Lisboa 64 A Relva a biorefinaria do Futuro 32

65 Parceiros Coordenador do Projecto : DLV Belgium cvba Rijkelstraat 28, B-3550 Heusden-Zolder, Belgium T : +32 11 60 90 60 F: +32 11 60 90 69 Flanders (Belgium) Denmark Germany Portugal Italy 33