Avaliação técnico-econômica da geração de energia elétrica a partir do biogás em sistemas de digestão anaeróbia centralizada e descentralizada no Brasil.

Abstract

O interesse na digestão anaeróbia tem crescido principalmente pela possibilidade de tratamento de resíduos sólidos e tratamento de águas residuárias. No entanto, nos últimos anos tem sido desenvolvidas tecnologias para a utilização de diferentes matérias-primas, dentro das quais, a utilização das culturas energéticas dedicadas se tornam atrativas, devido a seu alto conteúdo de biogás por tonelada de matéria fresca; além de que, ao ser misturadas com dejetos de animais, estes podem ter uma adequada relação C:N, o qual pode garantir a produção de biogás nas condições ótimas. Contudo, a produção destas culturas energéticas dedicadas pode estar localizada em lugares distantes da usina de biogás, pelo que, seria necessário o deslocamento da biomassa até a usina, incorporando novos custos, além do custo de aquisição ou produção da biomassa. O presente trabalho tem por objetivo realizar uma avaliação técnica e econômica das alternativas de produção centralizada e descentralizada de biogás proveniente da digestão anaeróbia no contexto brasileiro, com a finalidade de gerar energia elétrica; se utilizou-se como matérias-primas para a produção de biogás, o esterco bovino, silagens de milho e silagem de capim elefante, e avaliou-se usinas de biogás de pequeno porte, médio porte e grande porte, nas potências elétricas compreendidas entre 100-1.000 kWe. Os resultados mostram que a percentagem ótima de silagem de milho em sistemas de co-digestão bovino-milho se encontram nos intervalos de 22-65%, para valores da relação C:N 20:1-30:1, enquanto que, a percentagem ótima de silagem de capim para sistemas de co-digestão bovino-capim se encontram nos intervalos de 18-54%. A análise econômica realizada mostra que os sistemas de co-digestão centralizada e descentralizada para potências entre 100-1.000 kWe não são viáveis economicamente, enquanto que, os sistemas de mono-digestão descentralizados são viáveis para potências superiores a 740 kWe. A análise mostra também, que as distâncias de deslocamento de co-substratos para as potências avaliadas não têm impacto significativo na viabilidade econômica, sendo os custos da biomassa, silagem de milho e silagem de capim, os que representam mais do que 93% dos custos referentes à biomassa (aquisição e transporte). A análise de sensibilidade mostra que, os sistemas de co-digestão têm viabilidade econômica para preços superiores de venda de energia elétrica, 100,36 USD/MWh para sistemas de co-digestão bovino-milho e 83,71 USD/MWh para sistemas de co-digestão bovino-capim. A análise para usinas de biogás de grande escala, com potências maiores a 1.000 kWe, mostra que, potências acima de 2.500 kWe em sistemas de co-digestão bovino-milho e 1.200 kWe em sistemas de co-digestão bovino-capim têm economias mais favoráveis que, para usinas de biogás de menor porte. Finalmente para conseguir a viabilidade econômica dos projetos de biogás, para potências elétricas de 1.000 kWe, precisariam de subsídios ao investimento inicial acima de 48,73% em sistemas de co-digestão bovino-milho, enquanto que, os sistemas de co-digestão bovino-capim precisariam de subsídios acima de 18,79%; contudo, os subsídios para usinas de biogás em outros países onde foram desenvolvidos a co-digestão de culturas energéticas dedicadas se encontra em torno a 30% do investimento inicial.