ENE-101-PRO 11
* Mestranda em Energia – Universidade Federal do ABC. Engenheira Ambiental e Urbana. E-mail: karen.daia@aluno.ufabc.edu.br
Geração de energia elétrica a partir do biogás gerado em aterro sanitário: uma visão triple bottom line.
Karen Hidalgo Daia*
RESUMO
Tendo em vista a grande preocupação com os resíduos sólidos urbanos (RSU) e as possíveis destinações destes resíduos, este trabalho visa realizar um estudo de caso de um projeto de aproveitamento energético de RSU em um aterro sanitário localizado no município de Piracicaba, interior do estado de São Paulo. A análise será feita com base na visão triple bottom line da sustentabilidade, analisando os indicadores ambientais, sociais e econômicos e gerando uma matriz de sustentabilidade com todos esses indicadores. Para o cálculo dos indicadores serão utilizados dados da literatura e do software LanGEM, que será utilizado para estimar o potencial de geração de metano e outros gases no aterro sanitário. É esperado também, que seja possível analisar possíveis fatores que limitam a expansão da geração de energia em aterros sanitários através dos RSU.
Palavras-chaves: Resíduos Sólidos Urbanos. Biogás. Aterro sanitário.Triple bottom line. Sustentabilidade
1 INTRODUÇÃO
Os resíduos sólidos urbanos (RSU) ainda são motivo de muita preocupação para os administradores públicos uma vez que com o aumento populacional a geração de resíduos aumenta e os espaços para a construção e ampliação de aterros sanitários estão cada vez mais escassos. A destinação final dos RSU também é motivo de preocupação, pois apenas 59,1% dos resíduos coletados possuem destinação final adequada (ABRELPE, 2017). Além disso, a disposição final dos RSU produz emissões de gases causadores do efeito estufa e quando ocorre de forma inadequada, pode contaminar o solo, rios e mares, além do risco de transmissão de doenças. Portanto, com o constante aumento da população mundial, torna-se clara a necessidade de um correto gerenciamento da disposição final de resíduos sólidos urbanos.
Um aterro de resíduos sólidos pode ser considerado um reator biológico, tendo como entrada os resíduos e a água e como saída os gases e o chorume. No meio deste processo, há a decomposição da matéria orgânica que ocorre por meio de dois processos: decomposição aeróbia e decomposição anaeróbia. O objetivo do aproveitamento energético do biogás é transformá-lo em uma forma de energia útil tal como: eletricidade, vapor, combustível para caldeiras ou fogões ou para abastecer gasodutos, tendo em vista que o resíduo no Brasil é constituído por 51,4% de material orgânico.
Porém, apesar dos claros benefícios ambientais fortemente mencionados em diversos estudos, ainda existem alguns fatores limitantes que podem estar ligados a questões financeiras, operacionais e políticas que podem mostrar o motivo de não termos um grande número de aterros sanitários utilizando seu biogás para geração de energia elétrica.
O triple bottom line (TBL) ou “tripé da sustentabilidade” é um conceito que visa englobar questões ambientais, sociais e econômicas na análise de um projeto, pois para que um projeto seja considerado realmente sustentável, ele deve possuir benefícios em todos estes pontos. A sustentabilidade pode ser definida como uma estratégia no desenvolvimento de bens, produtos ou serviços que satisfaçam as necessidades humanas, sem afetar as necessidades das gerações futuras (Donato 2008 apud ONU, 1991). Para Barbosa (2007) o desenvolvimento sustentável consiste em: crescimento econômico, proteção ao meio ambiente e igualdade social.
Figura 1: Modelo Triple Bottom Line
Fonte: RPM retail, disponível em: https://www.rpmretail.com/single-post/2018/04/02/Your-Triple-Bottom-Line. Acesso em 27/11/2018.
A figura acima traz o entendimento de sustentabilidade como sendo o ponto de intersecção entre as diversas variáveis que compõem os pilares ambiental, social e econômico.
Este trabalho possui como objetivo realizar um estudo de caso no aterro sanitário CTR Palmeiras, localizado em Piracicaba – SP e analisar um projeto de geração de energia elétrica a partir do biogás gerado durante a decomposição da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos, do ponto de vista ambiental, social e econômico.
O município de Piracicaba está localizado no interior do estado de São Paulo e possui uma população estimada de 400.949 habitantes, sendo o 17º município mais populoso de São Paulo. (IBGE, 2018). O clima de Piracicaba é tropical de altitude (tipo Cwa sendo Koppen), possuindo invernos secos e amenos, com raros períodos de demasiado frio e verão chuvoso com temperaturas moderadamente altas.
O aterro sanitário Piracicaba é parte integrante do CTR-Palmeiras que hoje ocupa um terreno com extensão total de 553.967.33 m, sendo que 204.702m² serão ocupados pelo aterro e 12.100m² para a implantação do Tratamento Mecânico Biológico (TMB) Piracicaba. (RIMA, 2014)
O Tratamento Mecânico Biológico é uma alternativa tecnológico inovadora que foi implantada e possui como objetivo reaproveitar os resíduos ao máximo, enviando para o aterro sanitário apenas os rejeitos que não puderem ser aproveitados em nenhuma etapa do processo. Um dos benefícios do TMB é a redução do volume dos resíduos que são enviados para o aterro, aumentando assim a sua vida útil.
A figura abaixo apresenta o fluxograma do tratamento mecânico biológico que ocorre
Figura 2: Fluxograma de Tratamento Mecânico Biológico – TMB – Centro de Tratamento de Resíduos de Piracicaba.
Fonte: RIMA, 2014.
Para o cálculo de vida útil foi considerado uma redução de 40% do volume em virtude do tratamento no TMB em relação ao total de resíduos recebidos no CTR-Palmeiras. Sendo assim, a vida útil estimada do aterro de 39 anos. O aterro atende 100% da população de Piracicaba e recebe aproximadamente 400t/dia de resíduos.
Para a estimativa de produção de biogás será utilizado a ferramenta LandGEM (EPA - Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos), que estima as taxas de emissão de diversos gases em um aterro sanitário.
Após isto, será elaborada uma matriz de sustentabilidade com indicadores das dimensões ambientais, sociais e econômicas para que seja possível determinar o grau de sustentabilidade (GS) deste projeto. Com base no grau de sustentabilidade obtido será possível avaliar quais são os principais empecilhos para a geração de energia elétrica a partir do biogás gerado nos aterros sanitários.
2 MATERIAIS E MÉTODOS
Este trabalho irá apresentar uma revisão bibliográfica de possíveis impactos ambientais, sociais e econômicos que tangem o aproveitamento energético do biogás gerado em aterro sanitário. Para auxiliar esta análise, será utilizada a ferramenta QGIS para o mapeamento da localização do aterro e seu entorno.
O software LandGEM, da USEPA, será utilizado para estimar o potencial teórico de geração de biogás no aterro de estudo.
Para a construção dos indicadores de sustentabilidade, serão utilizados alguns dados da literatura e os dados calculados com o software LandGEM. Com isso, será elaborada uma matriz de sustentabilidade com base nos indicadores pré-selecionados.
2.1 Ferramenta QGIS
O Quantum GIS é uma das diversas geotecnologias que hoje existem no mercado para a manipulação de dados espaciais. Tem como benefício ser um software gratuito e licenciado pela GNU (General Public License).
Com este software é possível visualizar, editar, gerenciar e criar mapas com ou sem sobreposição de camadas. Para este estudo serão sobrepostas camadas de APP, reserva indígena, área urbana, área rural, entre outras.
Esta ferramenta será utilizada para o mapeamento e delimitação da área de estudo.
2.2 Software LanGEM
O Landfill Gas Emissions Model (LandGEM) é um software que foi desenvolvido pela USEPA (United States Environmental Protection Agency) e realiza a modelagem da estimativa teórica do potencial de geração de biogás em um aterro sanitário durante todo o seu ciclo de vida. O modelo utilizado por esta ferramenta é bem aceito pela comunidade científica e nas Américas. (ESMAP, 2004)
O modelo utilizado pelo LandGEM é representado por uma equação de decaimento de primeira ordem empírica e considera que há uma fração constante de matéria biodegradável no aterro ao longo do tempo.
Os inputs necessários para o modelo são: datas de operação do aterro e quantidade de resíduos dispostos no local. Inserindo os dados, o modelo gera um gráfico com a curva de geração dos gases no aterro. Nesta curva é possível observar um pico de geração de biogás, que vai decaindo exponencialmente após o encerramento das atividades do aterro sanitário.
A equação utilizada por este modelo é:
𝑄(𝐶𝐻4)𝑖 = 𝑘. 𝐿0. 𝑚𝑖. 𝑒−𝑘𝑡𝑖
Onde:
𝑄(𝐶𝐻4)𝑖 = metano produzido no ano i a partir da seção i do resíduo (m³)
𝑘 = constante de geração de metano
𝐿0 = Potencial de geração de metano (m³/tonelada)
𝑚𝑖.= massa de resíduos despejada no ano i (toneladas)
𝑡𝑖 = anos após o fechamento (anos)
Estes parâmetros de entrada devem ser selecionados de acordo com as características do local de estudo. Fatores como clima, temperatura, teor de umidade dos resíduos, entre outros, interferem geração do biogás
2.3 Matriz de sustentabilidade e indicadores
Os indicadores de desempenho socioambiental serão desenvolvidos em 5 etapas: 1) Definir lista de indicadores: Serão levantados indicadores nos pilares social,
ambiental e econômico que são pertinentes ao projeto em estudo;
2) Definir critérios de seleção e pesos: utilizando conceitos de materialidade, serão selecionados os indicadores mais representativos e serão atribuídos pesos a cada um deles;
3) Calcular indicadores: após a seleção dos indicadores, realizar o cálculo dos impactos destes indicadores.
4) Matriz de sustentabilidade: Agrupar os indicadores em uma matriz, com seus respectivos pesos;
5) Grau de sustentabilidade: Calcular o grau de sustentabilidade do projeto
3 RESULTADOS ESPERADOS
Com a utilização da ferramenta QGIS, espera-se ter um diagnóstico da localização do aterro, possíveis impactos ambientais e sociais decorrentes desta localização e um mapeamento para visão geral e dimensão do aterro sanitário em estudo.
O software LandGEM irá apresentar o potencial teórico das emissões de metano e outros gases produzido do aterro sanitário de Piracicaba. Sendo assim, será possível observar o impacto causado pela emissão destes gases e também o possível potencial de geração de energia a partir do gás metano.
Com estes diagnósticos, espera-se possuir insumos para a criação dos indicadores ambientais, sociais e econômicos para que seja possível alimentar os indicadores socioambientais e a criação da matriz de sustentabilidade.
Com os resultados, espera-se também, descobrir os principais motivos pelos quais os aterros sanitários não utilizam o biogás para geração de eletricidade e se este motivo está conectado com algum dos pilares de sustentabilidade.
4 CONCLUSÃO
A avaliação de sustentabilidade de um projeto é importante para que ele traga benefícios para a sociedade, o meio ambiente e traga retorno financeiro.
As mudanças climáticas causadas pelo aquecimento global impulsionam os assuntos de sustentabilidade na área de energia, uma vez que é necessário existir energias de fontes limpas na matriz energética mundial para que as diminuições de emissões dos gases de efeito estufa diminuam. Hoje em dia, um projeto que visa obter apenas lucros, não é considerado um bom projeto. É necessário que não haja perdas ao meio ambiente e a sociedade, pois as cobranças vêm de todos os lados. A sinergia entre os pilares da sustentabilidade não é uma tarefa fácil, porém, uma vez que estes pilares estão em harmonia, os benefícios para o empreendimento serão bem maiores.
Generation of electricity from the biogas generated in landfill: a triple bottom line view.
Abstract
Considering the great concern with municipal solid waste (MSW) and the possible destinations of this waste, this work aims to carry out a case study of an energy recovery project of MSW in a sanitary landfill located in the city of Piracicaba, interior of the state from Sao Paulo. The analysis will be based on the triple bottom line vision of sustainability, analyzing environmental, social and economic indicators and generating a matrix of sustainability with all these indicators. For the calculation of the indicators will be used data from the literature and LanGEM software, which will be used to estimate the potential for methane and other gases in the landfill. It is also expected that it will be possible to analyze possible factors that limit the expansion of energy generation in landfills through MSW.
Keywords: Municpal solid waste. Biogas. Sanitary landfill.Triple bottom line. Sustainability
REFERÊNCIAS
BARBOSA, P.R.A. Índice de sustentabilidade empresarial da bolsa de valores de São Paulo (ISE-BOVESPA): exame de adequação como referência para aperfeiçoamento da gestão sustentável das empresas e para formação de carteiras de investimentos orientadas por princípios de sustentabilidade corporativa. 2007. Dissertação (Mestrado em Administração) – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Insituto COPPEAD de Administração, 2007.
DONATO, V. Logística verde. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2008. 256p.
Energy Sector Management Assistance Programme (ESMAP). The world bank handbook for the preparation of landfill gas to energy projects in Latin America and the Caribbean. Waterloo, Ontario, 2004.
EPA - United States Environmental Protection Agency. Landfill gas emissions model (LandGEM) Version 3.02. 2005. Disponível em: < https://www.epa.gov/air-emissions-factors-and-quantification/emissions-estimation-tools >. Acesso em: 30/11/2018
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatistica. Cidades. Piracicaba. Panorama. Disponível em: https://cidades.ibge.gov.br/brasil/sp/piracicaba/ panorama. Acesso em: 02/12/2018
KÖPPEN, W.; GEIGER, R. Klimate der Erde. Gotha: Verlag Justus Perthes. 1928.
RIMA – Relatório de Impacto Ambiental. Aterro Sanitário – CTR Palmeiras. Ambiental Piracicaba. 2014.
