Biogás - FEN – Fundação Ecológica Nacional¡s é uma mistura gasosa composta principalmente de...
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DECRETO Nº 58.659, DE 4 DE DEZEMBRO DE 2012 Institui o Programa Paulista de Biogás e dá providências correlatas
Artigo 1º - Fica instituído, no âmbito da Secretaria de Energia, o Programa Paulista de Biogás. Artigo 2º - O Programa Paulista de Biogás tem os seguintes objetivos: I - incentivar e ampliar a participação de energias renováveis na matriz energética do Estado de São Paulo, através das externalidades positivas da geração de gases combustíveis provenientes de biomassa II - estabelecer a adição de um percentual mínimo de Biometano ao gás canalizado comercializado no Estado de São Paulo.
§ 1º - O gás proveniente de biomassa será denominado Biometano, quando sua composição for compatível com a Resolução da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis - ANP nº 16, de 17 de junho de 2008. § 2º - O gás Biometano poderá ser misturado com o gás canalizado comercializado no Estado de São Paulo, atendidas as disposições do § 1º deste artigo. § 3º - O percentual de que trata o inciso II deste artigo e sua eventual progressividade, deverão ser validados pelo Conselho Estadual de Política Energética - CEPE, criado pela Lei nº 11.248, de 4 de novembro de 2002, observado parecer favorável do órgão técnico competente, bem como o estabelecido no § 1º deste artigo.
Biogás é uma mistura gasosa composta principalmente de gás metano (CH4) e é obtido
pela digestão anaeróbia (em ausência de oxigênio) de matéria orgânica, onde
microrganismos atuam em um ecossistema balanceado com limites de temperatura,
pH, nutrientes e teor de umidade.
A produção de biogás pode ocorrer de forma natural, como nos aterros sanitários ou
com a implantação de uma usina de biogás, cujo processo é totalmente limpo, eficaz e
sustentável.
É classificado como biocombustível por ser uma fonte de energia renovável.
Biogás Metano
Instalação de biogás na Suíça
Aquecimento Doméstico
Instalação motor / gerador
Digestor 1 Bomba Desintegrador Digestor 2
Bomba Bomba Esterco
Lixo Orgânico Bio-fertilizante
Fluxograma Básico do Biogás Produção e Utilização
• Metano (CH4): 55 – 70% do volume de gás produzido;
• Dióxido de carbono (CO2): 30 – 45% do volume total;
• Traços de hidrogênio (H2), nitrogênio (N2), oxigênio (O2) e gás
sulfídrico (H2S), entre outros.
Composição do Biogás
Ônibus movido a biogás na cidade de Berna ( Suíça ).
Um metro cúbico (1 m³) de biogás equivale
energeticamente a:
• 0,40 kg de GLP (gás de cozinha);
• 0,61 a 0,70 litros de gasolina;
• 0,55 litros de óleo diesel;
• 0,80 litros de álcool;
• 1,25 a 1,43 kWh de eletricidade;
• 1,60 a 3,50 kg de lenha.
Metano
O metano é um gás incolor, sua molécula é tetraédrica e apolar, de pouca
solubilidade na água e, quando adicionado ao ar se transforma em mistura de alto
teor inflamável. É o mais simples dos hidrocarbonetos.
Fórmula: CH4
Densidade: 0,66 kg/m³
Massa molar: 16,04 g/mol
Ponto de ebulição: -164 °C
Ponto de fusão: -182 °C
Combustão do Metano
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + 208.400 calorias
Metano produzido no fundo do lago
Fases da Reação Bioquímica
Material Orgânico Complexo Carboidratos, Proteínas, Gorduras
Moléculas Orgânicas Solúveis Açucares, Amino Ácidos, Ácidos Graxos
Ácidos Graxos Voláteis
Ácido Acético H2 CO2
CH4 + CO2 Metano + Dióxido de Carbono
1 Hidrólise Moléculas orgânicas complexas para solúveis
2 Acidogenese Pequenas moléculas de
ácidos graxos orgânicos
3 Acetatogenese Conversão para acido
acético e CO2
4 Metanogenese Conversão final para
metano - CH4
1
2
3
4 4
Matéria Prima para Produção de Biogás
Qualquer matéria orgânica pode ser adicionada aos biodigestores anaeróbicos
para produção de bioenergia.
• Produção animal: suinocultura, pecuária e avicultura (dejetos e rejeitos);
• Resíduos agrícolas (cascas, folhagens e palhas, restos de cultura);
• Resíduos industriais (bagaços, descartes, efluentes e gorduras, Restos de
restaurantes de unidades fabris, efluentes industriais com elevada carga
orgânica, entre outros.);
• Resíduos orgânicos municipais advindos da atividade humana (esgoto,
resíduos domésticos orgânicos, resíduos de manutenção de parques e
jardins);
• Vinhaça;
• Amido;
• Glicerina resultante da produção de biodiesel;
Brasil
Principais Rebanhos e Produção de Esterco com Possibilidade de Gerar Metano
Efetivos em 31/12/2.006
Categorias N0 de Cabeças
(x 1.000)
Produção de Esterco com
Possibilidade de Gerar Metano, por
Cabeça (kg/dia)
Produção Total de Esterco com
Possibilidade de Gerar Metano
(t/ano)
Potencial de Geração de Metano
(CH4) (m3/ano)
Total de Bovinos 205.886
Estabulados 2.300 30,00 24.840.000 27.324.000
Vacas Leiteiras (1) 20.943 15,00 113.092.200 63.331.632
Criação Extensiva (2) 182.643 0,00 0 0
Suinos (3) 35.174 4,40 55.715.616 139.289.040
Frangos (total) 1.013.164 0,05 18.236.952 911.848
Total dos Rebanhos 211.884.768 230.856.520
Fonte: IBGE e Lucas Jr. e Silva (2.005)
Obs.: (1) Consideradas semi-estabuladas (Parte do esterco não pode ser recolhido) (2) Considera-se que todo esterco produzido é lançado no pasto e seca ou é absorvido pela terra (3) Calculado como a média ponderada do rebanho
Produção de Biogás na Europa
Pro
du
ção
de
Bio
gás
– 1
99
0 =
10
0
O gráfico mostra a produção de biogás nos países com tradição nesta produção.
Vários países estão concluindo instalações para produção de biogás, o que
aumentará substancialmente a sua produção na Europa.
Fonte: EBA
8.400
589 521 498 433 327 299 235 229 196 178 118 75 46 43 33 30 30 27 26 20 13 7 6 5 3 0 0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Cerca de 12.400 instalações de biogás gerando mais de 5.300 MWel na Europa
Obs.: Angra 1 e Angra 2 geram 2.007 MWel
Fonte: EBA – European Biogas Association
Instalações de Biogás na Europa
A industria alemã de biogás criou 41.000 empregos em 2.012 nas áreas de agricultura, operação das instalações, fabricação de instalações, serviço, operação e manutenção.
A industria do Biogás na Alemanha gerou 41.000 empregos em 2.012
Entrada de Material Orgânico Cobertura Tubo de Biogás
Efluente Digerido
Tanque 1 Tanque 2
Reservatório de Biogás
Lagoa Coberta
Coletores de Biogás
Tipos de Digestores
Entrada de Material Orgânico
Efluente Digerido
Cobertura
Armazenagem de Biogás
Tipos de Digestores Tanque
Saída de Biogás
Saída de Substrato
Parede do Tanque (Aço)
Isolamento (Lã Mineral)
Entrada de Substrato
Revestimento (Chapa Ondulada)
Tampa de
Acesso
Mistu-rador
Valvula de Segurança
Zona de Fluido
Zona de Lama
Zona de Mistura
Tubo de Injeção
Saída de Lama
Digestores Complexos
Estrume e outros resíduos animais
Lixo orgânico
Esgoto Gorduras,
Grupo gerador
Gás
Fertilizante
Digestor Doméstico (India)
A partir de restos de alimento produz gás
suficiente para o consumo da família.
Campo
Movimentação do Produto
Transportadores Cabine de Controle Filtragem do Gás Motor / Gerador
Pré-digestor Sistema Informatizado
de Controle
Digestor Adubo
Calculo do Investimento e Tempo de Retorno do Investimento para Uma Instalação de Biogás
Potencia Instalada: 600 kW
Insumos do biogás
Residuos Zootécnicos 50,0 t/d 18.250 t/a Biomassa 12,8 t/d 4.672 t/a Substância sêca 24,9 % Substância sêca orgânica 18,8 %
Instalação de biogás
Biomassa 448 m3 Fermentador 1.450 m3 Posterm./Estoque 3.026 m3
Produção de metano
Redução de volume 2.830 t/a Produção de metano 3.326 Nm3/d 1.213.835 Nm3/d
Energia Elétrica Energia Térmica Autoconsumo Venda Autoconsumo Venda 374.086 kWh/a 4.273.850 kWh/a 3.735.597 kWh/a 1.163.006 kWh/a
Energia Elétrica 4.273.850 kWh/a
Energia Térmica 3.375.597 kWh/a
Digerido 20.092 t/a
Produtos da Instalação de biogás
Investimento 2.544.200,00 €
Retorno do Investimento
Investimento 2.800.000 €
Financiamento 20 Anos
Taxa de juros 6,0% ao ano
Custo operacional total da instalação 611.655 €
Preço de venda da energia elétrica 26,6 Cent. € /kwh
Receita total anual, após impostos. 895.827 €
Retorno do investimento 6,6 Anos
A BIOextrusão é a chave para melhorar os resultados e usufruir do biopotencial até agora inexplorado (espigas de milho, palha, aparas de grama, etc.). A BIOextrusão se caracteriza por: • Lise celular; • Tratamento termomecânico; • Aumento da carga orgânica específica;
Vantagens • Aumento do desempenho global da instalação de biogás • Redução do consumo elétrico global da instalação de biogás.
Obs.: A lise é o processo de ruptura ou dissolução da membrana plasmática da célula e à liberação de seu conteúdo
Bioextrusão
Beterraba
Antes Depois Antes Depois Antes Depois
Nabos Vermelhos Rabanete
Frutas Restos de Abate
Antes Depois Antes Depois
Desperdício de Alimentos no Brasil
Índices de perdas (%) de frutos “in natura” no Brasil Produto Perdas (%)
Abacate 26 Abacaxi 20 Banana 40 Laranja 22 Mamão 21 Melancia 30 Manga 25 Morango 40
Índices de perdas (%) de hortigranjeiros “in natura” no Brasil Produto Perdas (%)
Alface 45 Alho 30 Batata 25 Cebola 21 Cenoura 20 Chuchu 15 Couve-flor 50 Pimentão 40 Tomate 40 Repolho 35
Obs.: 20% dos alimentos se perdem, no Brasil, no processamento culinário e hábitos alimentares (Instituto Akatu)
Segundo dados da Embrapa, 26,3
milhões de toneladas de alimentos
ao ano tem o lixo como destino.
Diariamente, desperdiçamos o
equivalente a 39 mil toneladas por
dia, quantidade esta suficiente para
alimentar 19 milhões de brasileiros,
com as três refeições básicas: café
da manhã, almoço e jantar.
Embrapa, 2.006
Gás de Madeira (Gasogênio)
Década de 1940
Década de 2010
Gás de síntese (gasógeno, gás de
gasogênio) - é uma mistura
combustível de gases, produzida a
partir de processos de gaseificação, ou
seja de combustão incompleta de
combustíveis sólidos. Utiliza-se, por
exemplo, madeira, carvão ou outros
combustíveis, geralmente ricos em
carbono, usando oxigênio insuficiente
para a queima completa e (em alguns
casos) vapor de água
Tampa de Segurança
Carburador Motor
Soprador
Filtro de Gás
Madeira
Entrada de Ar
Bocais de Ar
Grelha
Unidade de Gasificação
Unidade de Resfriamento
Unidade de Filtragem e Carburação
Resfriador de Gás
Tanque de Precipitação
Esquema do Gasificador
1 2 3 4 5
Outros 10 3,9 2,4 5,3 1,7
Gás Natural 0 0 6,9 1,9 8
Óleo Combustível 44,6 48,5 6,7 19 5,5
Biomassa 57,5 14,9 19 20,8 18,5
Licor Preto 17,9 33,1 47,3 52,2 66,3
57,5
14,9 19 20,8
18,5 17,9
33,1
47,3 52,2
66,3
0
10
20
30
40
50
60
70
Matriz Energética da Indústria de Papel e Celulose Aumento do uso do Licor Preto
Brasil
Usinas termoelétricas usando licor negro como combustível
Dezembro/2.008
Nome Estágio Município Potencia
(kw)
Aracruz Operação Aracruz - ES 210.400
Aracruz Guaíba (Riocell) Operação Guaíba -RS 57.000
Bahia Pulp (Ex-Bacell) Operação Camaçari - BA 108.600
Bahia Sul Operação Mucuri - BA 92.000
Celucat Operação Lajes -SC 12.500
Celulose Irani Operação Vargem Bonita - SC 4.900
Cenibra Operação Belo Oriente - MG 100.000
Centro Tecnológico Usinaverde Outorga Rio de Janeiro -RJ 440
Jari Celulose Operação Almerim - PR 5.000
Klabin Operação Telêmaco Costa - PR 113.250
Klabin Otacilio Costa (Ex- Igaras) Operação Otacílio Costa - PR 33.745
Lençóis Paulista Operação Lençóis Paulista - SP 25.700
Nobrecel Operação Três Lagoas - MG 3.200
VCP-MS Outorga Pindamonhangaba - SP 175.100
Veracel Operação Eunápolis - BA 126.600
Total em Operação 892.895
Total em outorga 175.540
Grande Total 1.068.435
Fonte: Aneel
Licor Negro
Na indústria papeleira, o Licor negro ou Lixívia negra é um fluido processual produzido à saída do digestor, um elemento que é responsável pela cozedura da madeira para retirar componentes indesejáveis ao processo de fabricação do papel, tais como lenhina, extrativos e cinzas.
Aterro dos Bandeirantes, Perus, SP - Foto Aérea do Local
Biogás de Aterro
A Usina Termelétrica Bandeirantes, inaugurada em janeiro/2.004, foi a primeira usina de geração de energia elétrica a gás metano do Brasil e a maior do mundo, com capacidade para gerar 175 mil magawatts por ano.
Obs.: O primeiro uso industrial do gás de lixo no Brasil foi através de um consórcio entre a FOSECO, localizada no Km 15 da Rodovia Raposo Tavares, SP e a COMGAS para uso do gás em estufas, em 1987. O diretor industrial da Foseco na época era o Prof. Antonio Luiz de Carvalho
Usando restos de alimentos como fonte de energia estamos deixando de enviar estes
materiais para um aterro. Quando um alimento apodrece, ele produz metano, um
poderoso gás de efeito estufa, 25 vezes superior ao CO2. A queima do gás de lixo
substitui a queima de combustíveis fósseis, reduzindo ainda mais a emissão de CO2
para a atmosfera.
De um modo geral, estima-se que para cada tonelada de lixo orgânico que vai para
uma instalação de biogás deixa-se de enviar para a atmosfera uma tonelada de CO2.
Instalação de biogás na Suiça
Gases de Efeito Estufa
Protocolo de Kyoto
Criado em 1997, obriga as nações desenvolvidas do Hemisfério Norte (chamado de
Anexo 1) a reduzir suas emissões em 5,2%, entre 2008 e 2012, em relação aos níveis
de 1990.
A Conferência do Clima, a COP 18, realizada em Doha, Catar, em Dez/2012, definiu a
revalidação do Protocolo de Kyoto até 2020.
Nesse segundo período do Protocolo de Kyoto, os países da União Europeia,
Austrália e alguns outros - 36 nações entre as mais industrializadas do mundo -, se
comprometem a reduzir suas emissões. Juntos, respondem por 15% das emissões
globais. Seguem de fora os maiores contribuintes do aquecimento global: Estados
Unidos, China, Brasil e Índia. Para piorar o novo acordo, Japão, Rússia, Nova Zelândia
e Canadá decidiram não aceitar o compromisso.
No que se refere ao financiamento dos 100 bilhões de dólares anuais para compor
um fundo climático de apoio aos países em desenvolvimento, mais uma vez nada foi
decidido.
Leilões de Venda de Créditos de Carbono pela Prefeitura do Município de São Paulo
(Aterros Bandeirantes e São João)
Obs.: Cada crédito de carbono equivale a uma tonelada de
dióxido de carbono (CO2) que deixa de ser lançada na
atmosfera.
Data do Leilão Quantidade de
Créditos Leiloados Valor Arrecadado
(R$ Milhões) Valor do Crédito
(R$/Credito)
10 Leilão 26/09/2007 808 Mil R$ 34,05 Milhões 42,14
20 Leilão 25/09/2008 713 Mil R$ 37,2 Milhões 52,17
30 Leilão 12/06/2012 530 Mil R$ 4,47 Milhões 8,43
No inicio de 2.008 foram selecionados e contratados em decorrência da chamada pública feita pela Companhia Paranaense de Energia - Copel os seguintes produtores de energia elétrica: • Sanepar (potência de 20 kVA na usina termelétrica associada à estação de tratamento de esgoto Ouro Verde, em Foz do Iguaçu), ao preço de R$ 128,00 o MWh; • Granja Colombari (potência de 32 kVA em São Miguel do Iguaçu), ao preço de R$ 128,50 o MWh; • Star Milk (potência de 32 kVA na Fazenda Iguaçu, em Céu Azul), ao preço de R$ 129,72 o MWh; e a • Cooperativa Lar, com contratos a partir de três plantas industriais: de aves em Matelândia (160 kVA), Unidade Produtora de Leitões, em Itaipulândia (240 kVA), e de vegetais, em Foz do Iguaçu (40 kVA), ao preço de R$ 128,10 o MWh.
Venda de Energia Elétrica Excedente Exemplo de Caso