Transformando um Passivo Ambiental em um Recurso Energético: O lixo como fonte de energia Workshop Internacional Aproveitamento Energético do Biogás de Aterros Sanitários e do Tratamento de Efluentes Belo Horizonte, abril 2011 José Henrique Penido Monteiro COMLURB
Limpeza Urbana Responsabilidade do Município A integração com a cidade e com a sociedade Incisos I e V do artigo 30 da CF: estabelecem como atribuição municipal legislar sobre assuntos de interesse local, especialmente quanto à organização dos seus serviços públicos, como é o caso da Limpeza Urbana. Art. 10 da Política Nacional de Resíduos Sólidos: Incumbe aos Municípios a Gestão Integrada dos Resíduos Sólidos gerados nos respectivos territórios, sem prejuízo das competências de controle e fiscalização dos órgãos federais e estaduais..., bem como da responsabilidade do gerador pelo gerenciamento de resíduos,...
As responsabilidades e os dilemas do Gestor de Resíduos Sólidos Garantir a observância das normas e Leis sanitárias e ambientais Administrar a limpeza urbana ao menor custo para a população
Os aspectos ambientais Fundamentais: Internalizar a vertente ambiental em todas as ações da limpeza urbana: armazenamento, varrição, coleta, transferência, tratamento e destinação final Evitar os impactos ambientais no tratamento e destinação final Recomendáveis: Reintegrar recursos não renováveis à cadeia produtiva: reciclagem, logística reversa Reduzir as emissões de gases efeito estufa em todas as etapas do sistema coleta, transferência (veículos híbridos), tratamento (compostagem), destinação final (recuperação de biogás)
Os aspectos sociais Fundamentais: Garantir a todos que trabalham com a gestão de resíduos setores formais e informais tenham condições adequadas de trabalho e direitos sociais assegurados Sensibilizar todos os cidadãos sobre sua responsabilidade na manutenção da limpeza urbana em níveis de qualidade adequados Recomendáveis: Integração de Cooperativas de Catadores ao processo de reciclagem
Os aspectos econômicos Fundamentais: Gerir o setor de limpeza urbana ao menor custo possível para o município e, portanto, para a população, respeitados os requisitos ambientais e sociais. Meios: Buscar racionalização dos sistemas operacionais (varrição, coleta e transferência) Pesquisar formas de tratamento e destinação final economicamente adequadas às possibilidades do município e de sua população
O aproveitamento energético dos resíduos sólidos Formas conhecidas: Tratamento térmico dos resíduos com geração de vapor e/ou energia: Incineração: mass burning ou CDR Gaseificação/pirólise com preparação de carga Plasma Compostagem aeróbia ou anaeróbia Reciclagem Recuperação de biogás de aterros sanitários
O aproveitamento energético dos resíduos sólidos Forma Recomendada: Estudo das diversas tecnologias disponíveis no mercado de forma a escolher uma ou mais que, em conjunto ou isoladamente, atendam aos requisitos ambientais, sociais, culturais e econômicos da região.
Base: 1º Semestre de 2010
Base: Ano 2009 COMPOSIÇÃO DO LIXO NO MUNICÍPIO DO RIO (Análise Gravimétrica média anual)
RECICLAGEM % RECUPERÁVEL DO LIXO URBANO Composição do lixo do Rio de Janeiro (toneladas/dia) Bom Potencial de Valorização 100% 80 3,800 2,782 2,218 Outros Metal Vidro Plástico Rígido Plástico PET 60 Plástico Filme 40 20 Papelão/papel 0 Entulho e lixo público Orgânico Recicláveis 43% % do total 57% *Dados 2008 Comlurb
COMPOSTAGEM AERÓBIA
PRODUÇÃO DE COMPOSTO ORGÂNICO
COMPOSTAGEM ANAERÓBIA
A recuperação do biogás em aterros de resíduos urbanos O processo de produção do biogás em um aterro de resíduos sólidos Avaliação das diferentes alternativas para o uso do biogás Projeto básico de um sistema de recuperação e utilização do biogás
Fases do processo anaeróbio (ausência de oxigênio livre) Fase Acidogénica: produzida por enzimas celulares, que decompõem a matéria orgânica formando ácidos graxos, aminoácidos e açúcares. Os subprodutos formados são principalmente água, hidrogênio e dióxido de carbono. As bactérias presentes nesta fase são as Clostridium y Bacillus. Esta fase pode ser representada pela seguinte expressão química: Matéria Orgânica + Bactérias Acidogênicas CO2 + H2 + H2O + ácidos e açúcares A duração da fase acidogênica é de algumas semanas, finalizando com o pico de produção de CO2 (chegando a cerca de 90%) e H2 (que chega a alcançar a faixa de 20 %). Fase Metanogênica instável: ocorre na presença de microorganismos normalmente presentes no solo. As bactérias responsáveis são as Methanobacterium Brvantii y Methanosarcina Barkeri, que transformam os ácidos orgânicos e o CO2 em metano. Ácidos Orgânicos + CO2 + H2 + Bactérias Metanogênicas CH4 + H2O + CO2 O período de aumento na formação de metano é de 6 meses a 2 anos. Fase Metanogênica estável: é a fase mais longa, estendendo-se por décadas. A composição básica do gás nesta fase é em torno de 60% de metano, 40% de CO2 e pequenas frações variáveis de outros gases, sofrendo variações apenas em caso de perturbações do equilíbrio de fatores tais como umidade, cobertura, etc. Fase final: ocorre depois de varias décadas com a diminuição da percentagem de metano na composição do biogás até que se torne desprezível, praticamente se esgotando o material degradável nas condições do aterro.
Etapas para Implementação de um Projeto Típico Instalação de poços pilotos Análises das amostras do biogás (teor de CH 4 de pelo menos 50%); Estudos de viabilidade técnica, institucional e econômica Desenvolvimento do projeto de um sistema de recuperação e utilização do biogás, adequado às condições econômicas, sociais e culturais da região.
Instalação simplificada de um poço para captação do biogás
Instalação simplificada de um poço para captação do biogás
Kit para avaliar produção de biogás em pequenos aterros
Formas de utilização da energia do biogás
Utilização direta do biogás em fornos, caldeiras e autoclaves
Poço simplificado perfurado a mão
Utilização de equipamentos simplificados para um sistema com alcance social - Cozinha Comunitária -
Uso alternativo do biogás Cozinha Comunitária
Uso alternativo do biogás Cozinha Comunitária
Recuperação de biogás com geração de energia: aterro sanitário de Maldonado, Uruguai: 150 t/dia
Poço e tubulação para transporte do biogás
Transporte do biogás em aterro sanitário
Sucção e purificação do biogás
Geração de Energia em Pequena Escala
Utilização de Energia em Pequena Escala
Utilização de Energia em Pequena Escala
Utilização de Energia em Pequena Escala
Uso alternativo do biogás - Combustível Automotor - monitoramento do biogás no poço
Uso alternativo do biogás Combustível Automotor
Uso alternativo do biogás Combustível Automotor - purificação e compressão -
Uso alternativo do biogás Combustível Automotor - veículos leves, táxis e caminhões -
Requisitos para a implementação de um projeto de recuperação e utilização do biogás Institucionais Físicas e Operacionais Sociais
Protocolo de Quioto Concebido no Río em 1992 (Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas, hoje com 186 países), firmado em Quioto em 1997 OBJETIVO: Lutar contra as mudanças climáticas através de uma ação internacional de redução das emissões de determinados gases efeito estufa (GEE), responsáveis pelo aquecimento global. Criou o MDL Mecanismo de Desenvolvimento Limpo Tornou-se efetivo em 16/02/2005 (mais de 55% do total das emissões de GEE) Aplica-se a 30 países do Anexo 1: redução das emissões até 2.012, em torno de 5%, em relação aos níveis de 1990 Brasil: 5 o país com maiores emissões (queimadas e gado-não devido ao desenvolvimento industrial) Estados Unidos não subscreveu (1/4 das emissões mundiais)
MUDANÇAS CLIMÁTICAS E GESTÃO DE RESÍDUOS A continuar o mesmo padrão de emissões de GEE, o PIB mundial sofrerá uma redução de 20% nos próximos 50 anos e haverá 200 milhões de novos refugiados (Stern review, UK-2006)... mas o custo para corrigir o rumo seria de apenas 1% do PIB mundial
Resíduos Sólidos e Emissões de GEE s Participação nas Emissões Globais da Cidade
Geração de energia através de moto-geradores a biogás Aterro Bandeirantes - SP
O PROJETO GRAMACHO Rio de Janeiro
MANGUEZAL ORIGINAL - 1970
Histórico do aterro Operação descontrolada de 1978 a 1996
ATERRO DE GRAMACHO - 1980
Julho 2007
RECUPERAÇÃO E APROVEITAMENTO DO BIOGÁS DO ATERRO DE GRAMACHO OBJETO DA LICITAÇÃO Outorga da concessão dos serviços de Aproveitamento do Biogás do Aterro de Gramacho Prazo: 15 anos Projeto baseado no Mecanismo de Desenvolvimento Limpo - MDL
CONTRATO DE CONCESSÃO RECEITAS Principal: Créditos de carbono decorrentes da redução das emissões de metano para a atmosfera. Acessórias: 1. Valorização energética do biogás ou qualquer outro processo para seu tratamento e/ou valorização aprovado pela COMLURB e licenciado pelos órgãos ambientais; e 2. Valorização dos resíduos contidos no aterro, atendida a legislação sanitária e ambiental.
TIPO DE LICITAÇÃO Maior oferta, sob regime de outorga de concessão para o aproveitamento do biogás.
PROPOSTA VENCEDORA Participação de 36% nos CER s e/ou VER s que vierem a ser obtidos com as reduções de emissões de metano Sendo: 18% p/ a COMLURB e 18% Fundo de Valorização do Bairro de Jardim Gramacho
REMUNERAÇÃO E FORMA DE PAGAMENTO Remuneração fixa (R$ 1.800.000,00/ano): pagamentos anuais à COMLURB: R$ 600.000,00; pagamentos anuais destinados ao Fundo de Participação dos Catadores: R$ 1.200.000,00. Reajustes anuais de acordo com o IPCA-E
REMUNERAÇÃO E FORMA DE PAGAMENTO Remuneração Variável (36%): 50% COMLURB 50% FUNDO DE VALORIZAÇÃO DO BAIRRO DE JARDIM GRAMACHO Pagamentos com a obtenção dos CER s (créditos de carbono que vierem a ser obtidos pela Concessionária com as reduções certificadas de emissões de metano).
RECUPERAÇÃO DE BIOGÁS E APROVEITAMENTO ENERGÉTICO ATERRO DE GRAMACHO Geração/Recuperação do Biogás (m³/h) Potência Elétrica Estimada (MW) 50.000 100 45.000 90 40.000 80 35.000 70 30.000 60 Geração de Biogás (m³/h) 25.000 20.000 15.000 Ano 2020 / 17 MW 50 40 30 Recuperação de Biogás Estimada (m³/h) Potência Elétrica Estimada (MW) 10.000 5.000 0 1978 1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 Ano 2011 2014 2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 20 10 0
Perfuração dos poços para exploração do Biogás / 2010
Receitas acessórias: venda de 100.000 a 200.000 m 3 /dia de gás (>94% CH4) à Petrobras/REDUC
PROJETO GÁS VERDE
ATERRO DE GRAMACHO Substituição de Gás Natural : Gás Verde (biogás purificado a 94% CH 4 )
Distribuição de Biogás Purificado Comprimido Substituição de Gás Natural Veicular (GNV) Substituição de Gás Natural Industrial
Substituição de Gás Natural Veicular : Dificuldades Institucionais Atividade Não regulamentada ANP : controle de bio-combustíveis Mercado Promissor Falta de Metodologia MDL mais adequada Créditos de carbono
CTR RIO SEROPÉDICA PLANTA - 1ª ETAPA Unidades Administrativas Implantação 1ªetapa Arco rodoviário ETC
Consulte mais informações sobre Meio Ambiente e Resíduos Sólidos na Internet: www.comlurb.com.br www.web-resol.org Assine gratuitamente a newsletter e receba regularmente informações sobre a gestão de resíduos no Brasil e no mundo!