A geração dos RSU é uma questão que vem assumindo proporções críticas devido ao crescimento populacional, ao aumento do consumo e à diversidades de materiais empregados. A conversão biológica dos RSU com fins energéticos vem assumindo importância a cada dia, uma vez que esses resíduos passaram a ser considerados uma potencial fonte de energia alternativa.
Desde os anos 70 do século passado, a crise no setor elétrico brasileiro vem se agravando, visto que as tarifas da eletricidade se mantiveram mais baixas, tornando inviáveis investimentos necessários para que a oferta de energia fosse garantida. Entre 1992 e 1997 o crescimento no consumo de eletricidade foi de mais de 16%, surgindo, dessa forma, grande preocupação com o déficit de energia e riscos de interrupção no fornecimento (VELÁZQUEZ, 2000).
Diminuir a dependência de combustíveis fósseis e não renováveis e buscar soluções ambientalmente corretas, como a utilização da biomassa como fonte de energia, não apenas reduzirá os impactos globais pela queima de combustíveis fósseis como também contribuirá com a matriz energética dos países.
O principal consumo energético brasileiro é de fonte hidráulica (eletricidade primária) e petróleo. A utilização de biomassa contribui com cerca de 29,7% para geração de energia (FIGUEIREDO, 2007).
O Brasil é altamente dependente da hidroeletricidade, que corresponde a cerca de 77% da oferta de energia elétrica brasileira, conforme o Balanço de Energia Elétrica Nacional (PARENTI, 2005). Dessa forma, na falta de planejamento adequado, fica vulnerável às intempéries de uma única fonte de energia elétrica, como foi verificado com a crise energética de 2001, em que os reservatórios baixaram a um nível insuficiente para o funcionamento satisfatório das grandes hidrelétricas.
O biogás gerado dos resíduos sólidos é uma mistura de metano, dióxido de carbono e outros gases em menores concentrações provenientes da decomposição de matéria orgânica, realizada por bactérias anaeróbias que atuam em certas faixas de temperatura, pH e umidade. A liberação do biogás para a atmosfera, além de causar impactos ambientais devido à emissão do metano, propicia um grande desperdício de energia.
A energia elétrica gerada a partir do biogás pode ser consumida pelo próprio aterro ou, em caso de excedente de energia, pode ser comercializada, proporcionando uma receita adicional ao aterro. Além disso, há a possibilidade da comercialização dos créditos de carbono provenientes da transformação do metano em dióxido de carbono durante a queima do biogás (ENSINAS, 2003).
Para determinação adequada do potencial de geração de gases de um aterro de resíduos sólidos existem formulações teóricas e experimentais. As formulações experimentais consideram as medições reais dos gases gerados, utilizando-se lisímetros, digestores ou células experimentais. Os resultados das formulações experimentais são mais precisos, porém de determinação muito mais difícil, demorada e custosa. As formulações teóricas são utilizadas para descrever a produtividade do biogás em função do tempo (ENSINAS, 2003).
Atualmente, a geração de energia em aterros sanitários a partir do uso do biogás ou gás de aterro é algo concreto em várias partes do mundo (Estados Unidos, Inglaterra, Dinamarca, Itália e outros) e uma tendência para os países em desenvolvimento, como o Brasil, por configurar-se num tipo de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL). Isso porque a recuperação do gás é um processo em que se evita o lançamento do mesmo à atmosfera, além do seu uso potencial substituir o uso de um combustível fóssil não renovável (PARENTI, 2005).
Essa iniciativa atende ao tratado internacional firmado em 1997, durante a Convenção- Quadro das Nações Unidas sobre a Mudança do Clima, em Quioto (Japão) e tem como compromisso reduzir a emissão dos gases que agravam o efeito estufa. Para tanto, o Protocolo de Quioto, como ficou conhecido, habilitou, entre outros instrumentos, o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL).
O Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES, 2001), já indicou seu interesse em financiamento de lixo-usinas de geração de energia. Com base nos mecanismos de flexibilização no Protocolo de Quioto, o mercado de créditos de carbono internacional poderia oferecer outra fonte de financiamento dos investimentos suplementares, ou aumentar os retornos sobre o investimento para as empresas cujas aquisições de energia são garantidas.
A energia química do biogás é proveniente de suas moléculas. É convertida em energia mecânica através de processo de combustão controlada, ativando um gerador que vai converter em energia elétrica.
Outra forma de aproveitamento energético consiste na queima direta do biogás em caldeiras, turbinas a gás, motores de combustão interna e microturbinas para cogeração e outras formas de energia. A incineração tem por função transformar o biogás, composto principalmente de metano (CH4) em dióxido de carbono (CO2) para evitar o aumento crítico nas tubulações e não deixar escapar o metano para a atmosfera (ENSINAS, 2003).
A Figura 5 representa um sistema de captação, distribuição, queima e geração de energia elétrica para a posterior transmissão.
Figura 5: Captação, distribuição, queima e geração de energia elétrica.
FONTE: JUCÁ, 2003.
As emissões de biogás nos aterros sanitários brasileiros totalizam 865.599,37 toneladas anuais, revelando o potencial para geração de energia elétrica de aproximadamente 350 MW (COELHO et al, 2001).
Por outro lado, a utilização do biogás para geração de energia elétrica, por se tratar de uma forma de geração distribuída, resulta em economia em linhas de transmissão.
Segundo Coelho et al. (2001), a cada tonelada de resíduos gerados tem-se de 0 a 400 m³ de biogás, tendo em média de 100 a 270 m³ de CH4. O CH4 tem o poder calorífico de 5000 a 6000 kcal por metro cúbico e o CO2 de 12000 kcal por metro cúbico.
A seguir, são apresentados alguns exemplos de aproveitamento energético a partir do biogás gerado em diferentes aterros sanitários no Brasil:
Aterro Bandeirantes
O aterro sanitário Bandeirantes, localizado na zona oeste do município de São Paulo, possui uma área de 150 hectares e cerca de 135 milhões de lixo estocado. Em 2003, ali foi implantada a primeira usina de geração de energia a partir do biogás no Brasil. A produção média situa-se por volta de 175 mil megawatts por ano.
A captação do biogás é realizada através de 60 tubos instalados verticalmente no aterro. O material coletado escoa por 35 km de tubulações até a estação de beneficiamento, onde é comprimido e conduzido até uma bateria de motogeradores para a posterior queima do metano, conforme mostrado na figura 6.
Figura 6: Motogeradores do aterro Bandeirantes.
FONTE: CETREL, 2008.
A combustão permite a transformação da energia química em mecânica e posteriormente para disponibilização em elétrica, que é diretamente transferida para a rede de distribuição da concessionária estadual Eletropaulo.
A produção do aterro Bandeirantes já abastece edifícios administrativos do Unibanco, um dos principais investidores do empreendimento, e também é comercializada no mercado livre (CETREL, 2008).
As Receitas do aterro Bandeirantes são divididas igualmente entre a empresa que o administra e a prefeitura de São Paulo. Em setembro de 2007 foi realizado o primeiro leilão de créditos de carbono em bolsa de valores regulada, em âmbito mundial. Nessa ocasião a
prefeitura de São Paulo leiloou sua parte, 800 mil que equivalem a 800 mil toneladas de carbono, ao preço de 16,2 euros por tonelada de carbono. O resultado foi o acréscimo de R$ 34 milhões aos cofres públicos (MATSSURA, 2008).
Atualmente, o empreendimento ainda consegue aumentar a sua lucratividade através da venda de créditos de carbono para outros países, como a Alemanha. As principais vantagens desse projeto são os baixos custos e tecnologia relativamente simples, devido à facilidade de execução e à grande capacidade de absorção de resíduos.
Portanto, a quantificação do metano pode gerar renda aos administradores dos aterros, através da negociação dos créditos de carbono, tornando, assim, a implantação e manutenção do aterro mais viáveis.
Aterro São João
No aterro São João, também em São Paulo, a unidade de implantação da usina de Biogás foi inaugurada oficialmente em janeiro de 2007, mas começou, de fato, em junho de 2007, com o início da operação de descontaminação do metano. Em seus 80 hectares e cerca de 26 milhões de toneladas de lixo estocadas, foram instalados mais de 30 km de tubulações especiais para a coleta do gás e construídos 126 poços conectados.
O Aterro São João, em operação durante 15 anos, possui 82,4 hectares de área, dos quais 50 hectares (60,68%) serviam como depósito para o lixo produzido pela cidade. Ao fim de sua operação total, em outubro de 2007, o local recebia, em média, 5.812 toneladas de resíduos por dia e gerava 1.800m³ de lixiviado. A capacidade da usina é de 200 mil MW/h por ano, o equivalente ao consumo de uma cidade de 400 mil habitantes (Figura 7).
Figura 7: Usina de captação do biogás no aterro São João.
FONTE: CETREL, 2008.
Considerando a usina do aterro São João em pleno funcionamento, a energia totalizada por ambos, 20 MW do aterro Bandeirantes e 24 MW do aterro São João, é suficiente para
garantir o abastecimento de 800 mil moradores, ao mesmo tempo em que gera receita em créditos de carbono (PREFEITURA DE SÃO PAULO, 2008).
Juntos, esses aterros fizeram com que a Prefeitura Municipal de São Paulo, que está à frente dos projetos, reduzisse em até 20% das suas emissões de gases prejudiciais ao meio ambiente. E ainda também tivesse algum retorno financeiro, gerando algo em torno de R$ 71 milhões de reais.
Aterro de Goiânia
Em 2007, o aterro sanitário de Goiânia recebeu 423.249,740 toneladas de resíduos (domiciliar, transbordo, particulares e resíduos de serviços de saúde). Desse montante, 71,29% adveio da coleta domiciliar, ou seja, em média 826,63 t/dia (AMMA, 2009). Esse volume aumentou consideravelmente nesses dois últimos anos. De acordo com dados obtidos na Agência Municipal do Meio Ambiente de Goiânia (AMMA), atualmente são encaminhados ao aterro entre 1100 e 1200 t diárias apenas de resíduos domiciliares.
Segundo Custódio et al. (2007), estipulando-se o período de 2008 a 2029 para aproveitamento energético do biogás, visando à geração de energia elétrica, o aterro sanitário de Goiânia possui um potencial de aproximadamente 7 MW em 2009, caindo para 1 MW em 2029. A recuperação do metano emitido nesse período implicaria no impedimento da emissão de 791.891,85 t de CO2eq, o que contribuiria significativamente para redução de emissões causadoras do efeito estufa.
Considerando a comercialização de créditos de carbono por aproximadamente R$ 36,60 por tonelada de CO2eq, os resultados da simulação desde o ano de 2009 até o ano de 2029, período estipulado para o aproveitamento energético do biogás, mostraram que é possível obter receitas de aproximadamente 64,5 milhões de reais (CUSTÓDIO et al, 2007). O valor de 770 mil toneladas de RSU geradas em 2006, implicaria, portanto, numa taxa de 7m³/t/ano, possibilitando uma conversão de energia de aproximadamente 1,43KW/m³ de biogás.