PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA MESTRADO PROFISSIONAL FELIPE TSUYOSHI ISAAC KURIHARA AVALIAÇÃO DO POTENCIAL METANOGÊNICO DE CHORUME GERADO EM ATERRO DE RESÍDUOS SÓLIDOS DOMICILIARES: O CASO DO CONSÓRCIO INTERMUNICIPAL DO PONTAL DO PARANAPANEMA (CIPP) Presidente Prudente – SP 2024 FELIPE TSUYOSHI ISAAC KURIHARA AVALIAÇÃO DO POTENCIAL METANOGÊNICO DO CHORUME GERADO NO ATERRO DE RESÍDUOS SÓLIDOS DOMICILIARES DO CONSÓRCIO INTERMUNICIPAL DO PONTAL DO PARANAPANEMA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Dissertação de Mestrado apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Geografia – Mestrado Profissional, da Faculdade de Ciências e Tecnologia da UNESP, câmpus de Presidente Prudente, como requisito para obtenção do título de Mestre em Ciências. Orientadora: Profa. Dra. Maria Cristina Rizk Presidente Prudente – SP 2024 v À minha família, minha companheira e amigos do trabalho. Dedico essa obra a vocês! vi AGRADECIMENTOS À Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus de Presidente Prudente, pela oportunidade que foi me proporcionada para poder cursar este Programa de Pós-graduação. À Professora Dra. Maria Cristina Rizk, pelo aprendizado, orientação, paciência, confiança e ensinamentos. A todos amigos de trabalho da Cocal Energia Responsável, em especial, João Antônio Santos, Giovani Bacarin e André Gustavo Alves da Silva. Aos membros do Conselho e professores deste Programa de Pós-graduação, em especial ao Coordenador do PPGG-MP Professor Dr. Fernando Sérgio Okimoto e ao Professor. Dr. Antônio Cezar Leal. Aos colegas da turma 2021, pelo companheirismo e aprendizado conjunto ao longo desses anos. Enfim, a minha família, Lincoln, Cássia e Mônica, minha companheira Sayuri, minha prima Alessandra, por toda a paciência e carinho comigo no decorrer deste trabalho. vii RESUMO O chorume é um líquido produzido pela decomposição de resíduos orgânicos e inorgânicos em aterros sanitários e pode poluir o solo e a água subterrânea, bem como representar um risco para a saúde pública se não for gerenciado adequadamente. O tratamento do chorume é importante para minimizar o impacto ambiental negativo causado pelos aterros sanitários e para proteger a saúde pública. Desta forma, a recuperação alternativa do chorume se mostra uma alternativa para produção energia elétrica, térmica ou combustível. Neste trabalho, avaliou-se o potencial metanogênico do chorume gerado no aterro de resíduos sólidos domiciliares do Consórcio Intermunicipal do Pontal do Paranapanema para produção de biometano e economicamente e ambientalmente, a substituição do diesel utilizados pelas frotas de coleta de resíduos sólidos domiciliares dos municípios membros do consórcio pelo biocombustível. Os resultados indicam que o biometano supriria 23,2% a demanda por diesel, provendo economia e uma redução na quantidade de CO2 emitida na atmosfera. Entretanto, se faz necessário uma análise com relação aos investimentos necessários para conversão das frotas de diesel para biometano, tendo em vista que o tempo de retorno de investimento de apenas 1 veículo convertido é de 4 anos. Esse estudo demonstrou que o biometano gerado a partir do chorume coletado pode ser uma importante fonte de geração de energia renovável para o Consórcio Intermunicipal do Pontal do Paranapanema. Palavras-chave: Chorume, Reaproveitamento Energético, Biometano, Economia, Dióxido de carbono. viii ABSTRACT Leachate is a liquid produced by the decomposition of organic and inorganic waste in landfills and can pollute soil and groundwater, as well as pose a risk to public health if not properly managed. Leachate treatment is important to minimize the negative environmental impact caused by landfills and to protect public health. Manure can be a significant environmental problem as it can contaminate soil and groundwater if not treated properly. In this way, the alternative recovery of leachate is an alternative for the production of electrical, thermal or fuel energy. In this work, the methanogenic potential of the leachate generated in the domestic solid waste landfill of the Intermunicipal Consortium of Pontal do Paranapanema was evaluated for the production of biomethane and, economically and environmentally, the replacement of diesel used by the solid domestic waste collection fleets of the member municipalities of the consortium for the biofuel. The results indicate that biomethane would supply 23.2% of the demand for diesel, providing savings and a reduction in the amount of CO2 emitted into the atmosphere. However, it is necessary to analyze the investments needed to convert fleets from diesel to biomethane, considering that the return on investment of only 1 converted vehicle is 4 years. This study demonstrated that the biomethane generated from the collected leachate can be an important source of renewable energy generation for the Intermunicipal Consortium of Pontal do Paranapanema. Keywords: Leachate, Energy Reuse, Biomethane, Economy, Carbon Dioxide. ix LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Participação das regiões na geração de RSU (%) em 2022. .................................... 22 Figura 2 - Índice de cobertura de coleta de RSU no Brasil e regiões (%). ............................... 24 Figura 3 - Localização dos municípios pertencentes ao CIPP.................................................. 28 Figura 4 - Aterro sanitário do CIPP. ......................................................................................... 32 Figura 5 - Início das obras para construção do aterro do CIPP (2019). ................................... 33 Figura 6 - Lagoa para acúmulo do percolado (chorume e águas das chuvas) no aterro do CIPP. .................................................................................................................................................. 34 Figura 7 - Etapa finalização de construção do aterro do CIPP (01/2022). ............................... 34 Figura 8 - Aterro do CIPP em operação (08/2022). ................................................................. 35 Figura 9 - Estimativa de vida útil do aterro sanitário. .............................................................. 36 Figura 10 - Etapas de produção do biogás. ............................................................................... 37 Figura 11 - Processo de produção de biogas. ........................................................................... 38 Figura 12 - Produção de biogás por substrato – 2015 (Nm³/dia). ............................................ 39 Figura 13 - Usina de biogás da Raízen localizada em Guariba-SP. ......................................... 41 Figura 14 - Sistema de purificação de biogás por Adsorção com Modulação de Pressão (PSA). .................................................................................................................................................. 42 Figura 15 - Mapa do potencial brasileiro de produção de biometano até 2027........................ 44 Figura 16 - Caminhões de fornecimento de biometano da empresa Cocal. ............................. 48 Figura 17 - Posto de abastecimento de biometano na SCANIA em parceria com a Comgás. . 48 Figura 18 - Caminhões de coleta com cilindros amarelos de biometano. ................................ 49 Figura 19 - Planta de Biogás em Narandiba. ............................................................................ 59 x LISTA DE QUADROS Quadro 1 - Os gases de efeito estufa. ....................................................................................... 50 Quadro 2 - Média de geração de chorume. ............................................................................... 55 Quadro 3 - Premissas para estimativa de emissões por tipo de combustível. .......................... 62 Quadro 4 - Resultados do potencial metanogênico do aterro do CIPP. ................................... 63 Quadro 5 - Volume de chorume gerado ao longo da vida útil do aterro sanitário do CIPP. .... 65 Quadro 6 - Volume de chorume gerado no aterro do CIPP por ano. ....................................... 65 Quadro 7 - Volume de biometano produzido por ano. ............................................................. 66 Quadro 8 - Consumo e custos das frotas de resíduos sólidos urbanos no município de Narandiba em 2022. ................................................................................................................................... 68 Quadro 9 - Consumo e custos das frotas de resíduos sólidos urbanos no município de Sandovalina em 2022. .............................................................................................................. 68 Quadro 10 - Consumo e custos das frotas de resíduos sólidos urbanos no município de Pirapozinho em 2022. ............................................................................................................... 69 Quadro 11 - Consumo e custos das frotas de resíduos sólidos urbanos no município de Tarabai em 2022. ................................................................................................................................... 70 Quadro 12 - Custos de manutenção para o consumo de diesel e no cenário de consumo de biometano. ................................................................................................................................ 70 Quadro 13 - Volume de diesel consumido pelas frotas de coleta de RSU em 2022 e volume de biometano necessário para suprir a demanda. .......................................................................... 71 Quadro 14 - Custos do diesel e do biometano para coleta de RSU e investimento para conversão. .................................................................................................................................................. 72 Quadro 15 - Representatividade do volume de biometano gerado através do chorume em relação ao volume de biometano necessário para operação. ................................................................. 74 Quadro 16 - Cenários anuais de inclusão do biometano na coleta de RSU.............................. 74 Quadro 17 - Custos referentes a utilização de diesel e biometano. .......................................... 76 Quadro 18 - Quantidade de gCO2 eq emitida pelo volume de diesel utilizado pelos veículos de coleta de RSU do CIPP em relação ao volume de biometano necessário para suprir a demanda. .................................................................................................................................................. 79 Quadro 19 - Volume de biometano a partir do chorume do aterro do CIPP no cenário biometano + diesel durante 17 anos. .......................................................................................................... 80 Quadro 20 - Quantidade de gCO2 eq emitidas pelos cenários: Diesel 100%, Biometano 100% e Biometano + Diesel ao longo de 17 anos. ............................................................................. 80 xi LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1 - Disposição final adequada x inadequada de RSU no Brasil em 2022. .................. 26 Gráfico 2 - Quantidade de anos necessária para retorno do investimento na conversão de todos os veículos. ............................................................................................................................... 73 Gráfico 3 - Economia acumulada cenário Biometano + Diesel (R$ 000). ............................... 77 Gráfico 4 - Tempo de retorno do investimento de acordo com a quantidade de veículos convertidos. .............................................................................................................................. 78 xii LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ABRELPE: Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais ABREN: Associação Brasileira de Recuperação Energética de Resíduos ABIOGÁS: Associação Brasileira do Biogás ABBM: Associação Brasileira de Biogás e Metano ANP: Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis CIBIOGÁS: Centro Internacional de Energias Renováveis CIRSOP: Consórcio Intermunicipal de Resíduos Sólidos do Oeste Paulista CIPP: Consórcio Intermunicipal do Pontal do Paranapanema EPE: Empresa de Pesquisas Energéticas MMA: Ministério do Meio Ambiente MME: Ministério de Minas e Energia MO: Matéria Orgânica NDC: Contribuição Nacionalmente Determinada (NDC, na sigla em inglês) ODS: Objetivos de Desenvolvimento Sustentável PLANARES: Plano Nacional de Resíduos Sólidos PSA: Adsorção com Modulação de Pressão RSU: Resíduos Sólidos Urbanos xiii SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 15 2 OBJETIVOS 18 2.1 Objetivo Geral 18 2.2 Objetivos Específicos 18 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 19 3.1 Planejamento municipal da gestão dos resíduos sólidos urbanos 19 3.2 Resíduos sólidos urbanos 20 3.3 Consórcio Intermunicipal do Pontal do Paranapanema 27 3.4 Sistema de produção de biogás 36 3.5 Biometano e seu potencial sustentável 40 3.6 A regulamentação do biometano 44 3.6 A Contribuição Nacionalmente Determinada 46 3.7 Utilização de biometano como combustível veicular 47 3.8 Incentivos para descarbonização 50 4. METODOLOGIA 55 4.1 Estimativa da quantidade de chorume gerado no aterro sanitário do CIPP 55 4.2 Produção de biogás a partir do chorume gerado no aterro sanitário do CIPP 56 4.3 Análise da substituição de diesel por biometano 60 4.3.1 Levantamento de consumo de diesel e custos das frotas de coleta de RSU 60 4.3.2 Levantamento de informações e custos para conversão e utilização do biometano como combustível veicular 60 4.4 Quantificação em gCO2eq não emitidos pela substituição do diesel pelo biometano 61 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 62 5.1 Resultados da biodigestão anaeróbica em escala laboratorial do chorume 63 5.2 Quantidade de chorume gerado no aterro do CIPP 64 5.3 Quantidade de biometano produzido a partir da biodigestão do chorume 65 5.4. Dados de consumo de diesel e custos da frota de coleta de RSU 67 5.4.1 Narandiba 67 5.4.2 Sandovalina 68 5.4.3 Pirapozinho 69 5.4.4 Tarabai 69 5.5 Estimativa custos de manutenção do motor a diesel e a biogás e biometano 70 xiv 5.6 Levantamento do consumo do motor a biogás 71 5.7. Análise do potencial substitutivo do diesel pelo biometano 71 5.8 Quantificação em gCO2eq não emitidos pela substituição do diesel pelo biometano 79 6 CONCLUSÃO 82 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 85 ANEXO 1 - Relação de abastecimento da frota de coleta de RSU em Narandiba em 2022. 100 ANEXO 2 - Relação de abastecimento da frota de coleta de RSU em Tarabai em 2022 104 ANEXO 3 - Relação de abastecimento da frota de coleta de RSU em Pirapozinho em 2022 106 ANEXO 4 – Relação de abastecimento da frota de coleta de RSU em Sandovalina em 2022 110 15 1 INTRODUÇÃO Um dos grandes problemas enfrentados no mundo é a destinação incorreta dos resíduos sólidos urbanos (RSU). Segundo estudos da ABRELPE (2022), a geração brasileira de RSU foi de aproximadamente 82.477.300 t/ano, que equivale a 390 kg/hab/ano. Entretanto, apenas 60,2% do RSU gerado teve uma destinação adequada e seguiu para disposição em aterros sanitários com 46 milhões de toneladas enviadas para esses locais em 2020. Por outro lado, áreas de disposição inadequada, incluindo lixões e aterros controlados, ainda estão em operação e receberam quase 40% do total de resíduos coletados. De acordo com os dados disponibilizados pela ABRELPE (2022) e analisados no PLANARES (2020), nota-se que a fração orgânica, abrangendo sobras e perdas de alimentos, resíduos verdes e madeiras, é a principal componente dos RSU, com 45,3%. Os resíduos recicláveis secos somam 33,6%, sendo compostos principalmente pelos plásticos (16,8%), papel e papelão (10,4%), vidros (2,7%), metais (2,3%), e embalagens multicamadas (1,4%). Outros resíduos somam 21,1% (resíduos têxteis, couros e borrachas, etc., que representam 5,6%) e rejeitos (principalmente de sanitários, que representam 15,5%). O processo para a destinação final ambientalmente adequada de resíduos depende, dentre outros fatores, da implementação efetiva das políticas públicas, com ênfase na gestão integrada e, quando aplicável, no desenvolvimento de arranjos regionais, de forma a conferir ganhos de escala e redução de custos; da cadeia de produção e consumo, iniciando com a concepção de produtos para a não geração, redução, reutilização, reciclagem e recuperação de resíduos; de ações direcionadas ao consumo e descarte conscientes; de recursos financeiros e incentivos econômicos para conferir atratividade e viabilidade a todas as etapas previstas (PLANARES, 2022). Segundo Pereira et al. (2018), o gerenciamento dos resíduos não termina quando os mesmos são depositados em aterros sanitários. Apesar da disposição em aterros sanitários apresentar vantagens, são gerados subprodutos a partir da degradação física, química e biológica dos resíduos aterrados, como chorume e gases, os quais podem ser nocivos ao meio ambiente (FELICI et al.,2013; FUJII et al., 2019). A Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) instituída pela Lei nº 12.305, de 2 de agosto de 2010, e seu decreto regulamentador, Decreto nº 10.936, de 12 de janeiro de 2022, trouxeram como alguns dos objetivos, a adoção, desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias apropriadas de forma de minimizar impactos ambientais inerentes à gestão e 16 disposição dos resíduos (art. 7º, IV), prevendo, inclusive, a recuperação e o aproveitamento energético como alternativas para tal finalidade (art. 7º, XIV). Como existem mais de 2.430 usinas de recuperação energética que tratam resíduos pós- reciclagem em todo o mundo, podemos concluir que 96% dos resíduos no Brasil não atendem à PNRS (art. 3º, incisos VIII e XV, da Lei nº 12.305/2010), pois são depositados em aterros sanitários sem nenhum tipo de tratamento, desperdiçando o potencial energético inerente e causando danos ao meio ambiente e à saúde pública (ABREN, 2021). Para atendimento do disposto no Decreto regulamentador da PNRS, o Ministério do Meio Ambiente (MMA), juntamente com o Ministério de Minas e Energia (MME) e o Ministério do Desenvolvimento Regional (MDR), publicaram a Portaria Interministerial nº 274, de 30 de abril de 2019, que disciplina a recuperação energética dos resíduos sólidos urbanos no Brasil e estabelece as bases e diretrizes operacionais para o aproveitamento energético de tais materiais, entre eles o chorume. O chorume é um resíduo líquido resultante da degradação biológica e físico-química dos resíduos sólidos urbanos depositados em aterros sanitários (CASTILHOS JÚNIOR et al., 2010). De forma geral, as características do chorume são altas concentrações de matéria orgânica, compostos inorgânicos e orgânicos recalcitrantes, como os ácidos fúlvicos e húmicos, além de nitrogênio amoniacal (CASTILHOS JÚNIOR; DALSASSO; ROHERS, 2010; FELICI et al., 2013). Conforme explica Pereira et al. (2018), a geração de chorume, é um dos fatores que devem ser gerenciados e monitorados em um aterro sanitário. Dessa forma, a produção de chorume e o seu tratamento são considerados um dos grandes problemas no gerenciamento de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos, uma vez que a produção de chorume é influenciada por fatores ambientais e de operação do aterro e devido ao fato de o efluente ter elevado potencial poluidor (FELICI et al., 2013; RIBEIRO; BUSS; MENEZES, 2015; GOMES; SHOENELL, 2018). Uma das alternativas que proporcionam o reaproveitamento energético do chorume gerado em aterros é o processo de digestão anaeróbia no qual ocorre a decomposição da matéria orgânica na ausência de oxigênio, gerando, além do composto orgânico, o biogás. O gás gerado em tais processos podem ser aproveitados para a geração de calor, energia ou combustível veicular como o biometano. Segundo Deublein; Steinhauser (2008), a produção de biogás está diretamente ligada com as principais ideias do desenvolvimento sustentável, do ponto de vista econômico, social e ambiental. 17 A Política Nacional de Biocombustíveis (RENOVABIO), instituída pela Lei nº 13.576, de 26 de dezembro de 2017, ressalta o papel estratégico dos biocombustíveis na matriz energética nacional, no que se refere à sua contribuição para a segurança energética, a previsibilidade do mercado e a mitigação de emissões dos gases causadores do efeito estufa no setor de combustíveis. Com isso, os biocombustíveis viabilizam uma oferta de energia cada vez mais sustentável, competitiva e segura. O biogás possui poder calorífico entre 4.500 e 6.000 kcal/m³, podendo ser consumido diretamente, ou tratado para separação e aproveitamento do biometano, cujo conteúdo energético é similar ao do gás natural (9.256 kcal/m³). Essa fonte renovável pode ter aplicações variadas, como geração elétrica, uso veicular e injeção nas malhas de gás natural. O uso de biometano como combustível em caminhões tem se tornado cada vez mais comum em todo o mundo, principalmente em países que buscam reduzir a dependência de combustíveis fósseis e mitigar as mudanças climáticas. O biometano é uma alternativa sustentável e renovável ao diesel, que é um combustível fóssil altamente poluente e responsável por grande parte das emissões de gases de efeito estufa. Como combustível, o biometano pode abastecer qualquer veículo com kit de gás natural veicular (GNV), com a vantagem de ser renovável, ao contrário do GNV e poder reduzir em até 90% as emissões de poluentes, em comparação com a gasolina, e sua utilização prevenir o lançamento de metano (CH4) na atmosfera, contribuindo para diminuir o aquecimento global. No entanto, é importante destacar que a adoção do biometano como combustível em caminhões ainda enfrenta alguns desafios, como a necessidade de investimentos em infraestrutura de abastecimento, a falta de incentivos fiscais e financeiros para sua produção e utilização e a necessidade de aprimoramento tecnológico para garantir a segurança e eficiência do processo de produção e armazenamento do biometano. (CIBIOGÁS, 2022) Neste contexto, os resultados da presente pesquisa possibilitarão estimar a quantidade de biogás gerado a partir do chorume do aterro do Consórcio Intermunicipal do Pontal do Paranapanema (CIPP), formado pelos municípios do oeste paulista: Pirapozinho, Narandiba, Sandovalina e Tarabai. A partir desses resultados, será estimado o quanto de biometano pode ser convertido para substituição do diesel da frota de coleta de RSU dos municípios pertencentes do CIPP e a quantidade de tonelada de CO2 equivalente que deixará de ser emitida na atmosfera. Com isso, os municípios pertencentes ao CIPP e da região poderão observar como o biometano já é uma realidade e poder ser utilizado em substituição ao diesel, um combustível fóssil e altamente poluente para a atmosfera. 18 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral A presente pesquisa tem como objetivo principal avaliar o potencial metanogênico do chorume proveniente do aterro do CIPP para a produção de biometano e estimar a economia gerada a partir da substituição do diesel das frotas utilizadas para coleta de resíduos sólidos domiciliares (RSD) dos municípios do CIPP pelo biometano gerado. 2.2 Objetivos Específicos  Estimar o volume de chorume gerado ao longo da vida útil do aterro sanitário do CIPP e o volume de biometano a ser produzido a partir do chorume gerado;  Entender o atual consumo de diesel e os quilômetros rodados pelas frotas de coleta de RSD do CIPP;  Avaliar tecnicamente e ambientalmente, a substituição do diesel pelo biometano nas frotas. 19 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 Planejamento municipal da gestão dos resíduos sólidos urbanos As atividades humanas diárias geram resíduos sólidos com diferentes quantidades e características que necessitam de estratégias de gerenciamento adequado, evitando-se impactos ambientais negativos ao meio ambiente e à saúde pública. A questão dos resíduos sólidos é um problema universal, que afeta as populações no mundo, seja pelas ações individuais de consumo ou pelas políticas de gestão e estratégias de gerenciamento decididas pelos governos, que influenciam a qualidade ambiental, a saúde pública e o sistema de limpeza pública nas cidades. Resíduos sólidos mal gerenciados impactam negativamente as comunidades, com a proliferação de vetores causadores de doenças; com o aumento de ocorrências de enchentes e inundações; com a poluição do meio ambiente, afetando a qualidade do solo, da água e do ar e a biodiversidade; com a contaminação de córregos, rios, mananciais e oceanos; além da queima inadequada a céu aberto, emitindo gases poluentes e de efeito estufa (MAALOUF et al., 2023). O planejamento municipal da gestão dos resíduos sólidos urbanos é uma atividade essencial para garantir a adequada gestão dos resíduos produzidos nas cidades. Esse processo de planejamento envolve a elaboração de um conjunto de ações, programas, projetos e investimentos que buscam garantir a efetivação da Política Nacional de Resíduos Sólidos em nível local (BRASIL, 2010). O planejamento municipal da gestão dos resíduos sólidos urbanos deve ser baseado em uma análise da realidade local, levando em consideração as características dos resíduos produzidos, os aspectos socioeconômicos e culturais da população, a infraestrutura e equipamentos disponíveis, a legislação aplicável e outros fatores relevantes. A PNRS exige que todos os municípios brasileiros elaborem um Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos (PMGIRS), que é um documento que contém as estratégias e diretrizes para a gestão dos resíduos sólidos urbanos no município. O PMGIRS deve ser elaborado com a participação da sociedade, incluindo a realização de audiências públicas e consultas populares. O PMGIRS deve contemplar diversas etapas da gestão dos resíduos sólidos, incluindo a coleta seletiva, o tratamento e destinação final dos resíduos, a educação ambiental da população, a gestão dos resíduos de serviços de saúde, a gestão dos resíduos da construção civil, a gestão dos resíduos de grandes geradores, entre outras (Koda, 2018). 20 Além disso, o planejamento municipal da gestão dos resíduos sólidos urbanos deve prever investimentos em infraestrutura e equipamentos, como a construção de aterros sanitários, estações de transbordo, unidades de tratamento e destinação final de resíduos, e aquisição de equipamentos para a coleta seletiva e tratamento de resíduos (Adhikari, 2020). Em resumo, o planejamento municipal da gestão dos resíduos sólidos urbanos é uma atividade crucial para garantir a adequada gestão dos resíduos produzidos nas cidades, promovendo a sustentabilidade ambiental e o desenvolvimento socioeconômico local. O PMGIRS é o instrumento fundamental para a implementação dessa gestão, devendo ser elaborado com a participação da sociedade e em conformidade com a legislação aplicável (Santos, 2019). A gestão dos resíduos sólidos urbanos na Unidade Hidrográfica de Gestão dos Recursos Hídricos (UGRHI) do Pontal do Paranapanema, localizada no estado de São Paulo, tem sido um desafio para os municípios da região. O planejamento adequado da gestão dos resíduos sólidos urbanos é fundamental para a redução dos impactos ambientais negativos, como a poluição do solo, do ar e das águas, além de ser uma exigência legal (Comitê de Bacia Hidrográfica do Pontal do Paranapanema, 2018). Algumas iniciativas têm sido implementadas pelos municípios da região, como a coleta seletiva de materiais recicláveis, a construção de aterros sanitários, a compostagem de resíduos orgânicos e a educação ambiental da população. No entanto, ainda há desafios a serem enfrentados, como a falta de infraestrutura adequada para a gestão dos resíduos, a falta de conscientização da população sobre a importância da coleta seletiva e a destinação inadequada dos resíduos (Sanchez, 2015). O Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos é uma ferramenta importante para o planejamento adequado da gestão dos resíduos sólidos urbanos na UGRHI do Pontal do Paranapanema. Esse plano deve contemplar ações para a redução da geração de resíduos, a coleta seletiva, a destinação final ambientalmente adequada dos resíduos e a inclusão social dos catadores de materiais recicláveis (Silva, 2018). 3.2 Resíduos sólidos urbanos A geração de Resíduos Sólidos Urbanos no Brasil é um problema ambiental e social significativo e está relacionada ao crescimento populacional, ao aumento do consumo e à falta de políticas públicas adequadas para gestão dos resíduos. Muitas cidades brasileiras ainda não 21 possuem sistemas eficientes de coleta, tratamento e destinação dos resíduos, o que leva a problemas como a poluição ambiental, a contaminação do solo e da água, além de impactos na saúde pública (André, 2018). A Lei Federal nº 12.305 de 2010 estabeleceu diretrizes para a gestão dos resíduos sólidos no país, incluindo a hierarquia de prioridades para a gestão dos resíduos: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento e disposição final adequada (Chernicharo, 2011). A complexidade sobre geração e manejo de resíduos sólidos passa a ter visibilidade no Brasil a partir do reconhecimento da gravidade e a extensão dos danos que a disposição final inadequada dos resíduos pode provocar à sociedade como um todo. Daí a necessidade de se entender que a gestão dos resíduos sólidos deve ser iniciada na conscientização da urgência de se gerir, de forma eficiente, os resíduos produzidos diariamente em sociedade, e que, cada um dos atores, deve assumir a responsabilidade pelos resíduos que produz (Freitas, 2016). No entanto, ainda há muitos desafios a serem enfrentados para a implementação efetiva da PNRS, como a falta de recursos financeiros, humanos e técnicos para a gestão dos resíduos, a falta de conscientização da população sobre a importância da coleta seletiva e da destinação correta dos resíduos e a falta de fiscalização e monitoramento das atividades de gestão de resíduos (Azevedo, 2018). Segundo a Abrelpe (2023), a geração de RSU no Brasil alcançou um total de aproximadamente 81,8 milhões de toneladas, o que corresponde a 224 mil toneladas diárias. Com isso, cada brasileiro produziu, em média, 1,043 kg de resíduos por dia. A partir dos dados registrados em 2022, observa-se que o montante de RSU gerados no país apresentou uma curva regressiva em relação aos levantamentos realizados pela ABRELPE nos anos anteriores. As possíveis razões podem estar relacionadas às novas dinâmicas sociais, com a retomada da geração de resíduos nas empresas, escolas e escritórios, com a menor utilização dos serviços de delivery em comparação ao período de maior isolamento social e por conta da variação no poder de compra de parte da população. Regionalmente, e nos moldes dos anos anteriores, a região com maior geração de resíduos continua sendo a Sudeste, com cerca de 111 mil toneladas diárias (aproximadamente 50% da geração do país) e uma média de 450 kg/hab.ano, enquanto a região Centro-Oeste representa pouco mais de 7% do total gerado, com cerca de 6 milhões de toneladas/ano, a menor dentre as regiões. Em termos de geração diária por habitante, as variações regionais mostram-se bastante latentes, com a região Sudeste apresentando uma geração média de 1,234 kg/hab.dia, a maior do país e, na outra ponta, a região Sul com uma média de 0,776 kg/hab.dia. 22 A Figura 1 apresenta a participações das regiões do Brasil na geração de RSU no ano de 2022. Figura 1 - Participação das regiões na geração de RSU (%) em 2022. Fonte: Abrelpe, 2023. A coleta de resíduos sólidos urbanos é uma das etapas mais importantes na gestão dos resíduos. É o processo de recolher os resíduos gerados pelas atividades domésticas, comerciais e industriais nas áreas urbanas e transportá-los para o tratamento ou a disposição final adequada (Pinto, 2018). Segundo Monteiro (2017), no Brasil, a coleta de RSU é geralmente realizada pelos serviços públicos de limpeza urbana, que podem ser gerenciados pelas prefeituras municipais 23 ou por empresas terceirizadas. A frequência da coleta varia de acordo com o tamanho da cidade, a densidade populacional, o tipo de resíduo e a disponibilidade de recursos financeiros e materiais. Existem diferentes tipos de coleta de RSU, que podem ser classificados em:  Coleta convencional: é o tipo mais comum de coleta, em que os resíduos são recolhidos em sacos plásticos e transportados em caminhões compactadores até o local de tratamento ou disposição final.  Coleta seletiva: é a coleta diferenciada de resíduos recicláveis (papel, plástico, vidro, metal, entre outros) separados na fonte geradora. Esses resíduos são coletados em dias específicos e levados para cooperativas de catadores ou empresas de reciclagem. Com relação à coleta de RSU, segundo a ABRELPE (2023), em 2022 o país registrou um total de 76,1 milhões de toneladas coletadas, levando a uma cobertura de coleta de 93%. Importante ressaltar que as regiões Sudeste, Sul e Centro-Oeste alcançaram índice de cobertura de coleta superior à média nacional e as regiões Norte e Nordeste apresentaram índices que se aproximam de 83%, deixando boa parte da população sem acesso aos serviços de coleta regular de RSU nessas regiões. A coleta de RSU é fundamental para a preservação do meio ambiente e da saúde pública. Sem a coleta adequada, os resíduos se acumulam nas ruas, lotes baldios e em outras áreas, atraindo vetores de doenças, como moscas, ratos e baratas, além de causar mau cheiro e poluição visual. Além disso, a coleta de RSU é importante para reduzir os impactos ambientais causados pela disposição inadequada dos resíduos, como a contaminação do solo e das águas subterrâneas por substâncias tóxicas presentes nos resíduos, a emissão de gases do efeito estufa e a degradação da paisagem urbana. Ao serem coletados, os RSU podem ser destinados para tratamento adequado, como a compostagem, a reciclagem e a disposição final em aterros sanitários controlados, minimizando os impactos ambientais e contribuindo para a sustentabilidade da cidade. Por isso, a coleta de RSU é um serviço essencial que deve ser oferecido pelos municípios para garantir a qualidade de vida da população e a proteção do meio ambiente. A Figura 2 apresenta o índice de coleta de RSU no Brasil e regiões. 24 Figura 2 - Índice de cobertura de coleta de RSU no Brasil e regiões (%). Fonte: Abrelpe, 2023. A coleta de resíduos sólidos urbanos na Unidade Hidrográfica de Gestão dos Recursos Hídricos do Pontal do Paranapanema, localizada no estado de São Paulo, é de responsabilidade dos municípios que compõem a região (Barreto, 2014). De acordo com informações disponíveis no site da Agência Nacional de Águas (ANA), que é responsável pela gestão das unidades hidrográficas do Brasil, os municípios devem elaborar planos de gestão integrada de resíduos sólidos, que contemplem ações de coleta, 25 transporte, tratamento e destinação final adequados aos resíduos gerados na região (Pinheiro, 2016). Cada município pode adotar diferentes modelos de gestão de resíduos sólidos, que podem incluir a coleta seletiva de materiais recicláveis, a coleta de resíduos orgânicos e a disposição final em aterros sanitários, por exemplo (Oliveira, 2017). Além disso, é importante destacar a necessidade da participação da população na gestão dos resíduos, com a adoção de práticas de redução, reutilização e reciclagem de materiais, bem como da destinação correta dos resíduos gerados em suas residências e estabelecimentos comerciais (Carvalho, 2018). O tratamento e a disposição final dos resíduos sólidos urbanos são importantes aspectos da gestão de resíduos sólidos, que visam minimizar o impacto ambiental e de saúde pública decorrente da geração desses resíduos. Os resíduos sólidos urbanos são compostos por uma variedade de materiais, incluindo restos de alimentos, papel, plástico, vidro, metal, tecido e outros materiais (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2015). O tratamento dos resíduos sólidos urbanos pode incluir diversas etapas, como a separação dos materiais recicláveis, a compostagem dos resíduos orgânicos, a incineração dos resíduos não recicláveis e a produção de energia a partir da queima de resíduos. É importante ressaltar que a escolha do método de tratamento depende das características dos resíduos gerados em cada região, da disponibilidade de tecnologia e dos recursos financeiros disponíveis (UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAMME, 2015). A disposição final é uma das alternativas de destinação final ambientalmente adequada previstas na Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), desde que observadas as normas operacionais específicas de modo a evitar danos ou riscos à saúde pública e à segurança e a minimizar os impactos ambientais adversos. No Brasil, a maior parte dos RSU coletados (61%) continua sendo encaminhada para aterros sanitários, com 46,4 milhões de toneladas enviadas para destinação ambientalmente adequada em 2022. Por outro lado, áreas de disposição inadequada, incluindo lixões e aterros controlados, ainda seguem em operação em todas as regiões do país e receberam 39% do total de resíduos coletados, alcançando um total de 29,7 milhões de toneladas com destinação inadequada (ABRELPE, 2022). O Gráfico 1 apresenta a quantidade de resíduos sólidos urbanos com disposição adequada contra a disposição inadequada no Brasil em 2022. 26 Gráfico 1 - Disposição final adequada x inadequada de RSU no Brasil em 2022. Fonte: Abrelpe, 2023. O acúmulo de resíduos urbanos constituiu fonte de poluição e custos para as cidades. Uma vez superados os desafios relacionados à separação dos resíduos não orgânicos, o lixo urbano pode se transformar em fonte abundante de biogás. Um problema relativo ao biogás (particularmente, ao biometano) oriundo de aterros sanitários é seu alto teor de siloxanos, um contaminante cuja presença exige tratamento adicional para que possa ser utilizado na alimentação de motores. Recentemente, foram estabelecidos níveis máximos aceitáveis para a presença de siloxanos no biometano pela ANP (EPE, 2017). De acordo com a Abiogás (2022), a PNRS recomenda o aproveitamento energético e estabelece como princípio a destinação final ambientalmente adequada para os resíduos que não são mais passíveis de aproveitamento. Nesse sentido, é desejável que haja uma separação da fração orgânica para melhor aproveitamento desse material e redução da sobrecarga dos aterros, contribuindo com a longevidade desses empreendimentos. Todavia, visto que o aterro é a opção mais barata para a destinação de resíduos no país e que esses tendem a aumentar com a eliminação dos lixões, a captação dos gases dos aterros e 27 seu aproveitamento representa uma grande oportunidade para a produção de biogás, reduzindo as emissões e proporcionando as vantagens sociais e ambientais mencionadas anteriormente. As maiores plantas de produção de biogás no Brasil são oriundas de aterros sanitários e essa produção pode ser maior ainda: o potencial de produção de biogás a partir dessa fonte é de, aproximadamente, 3,5 bilhões de Nm³/ano, dando tratamento apenas à fração coletada dos resíduos. O Novo Marco do Saneamento traz uma perspectiva muito boa para o setor por implementar novas regras de contratação dos serviços de saneamento pelos municípios e o fim dos lixões (Abiogás 2020). 3.3 Consórcio Intermunicipal do Pontal do Paranapanema O Consórcio Intermunicipal Do Pontal Do Paranapanema (CIPP) é um consórcio composto pelos municípios de Pirapozinho, Narandiba, Sandovalina e Tarabai que pertencem à microrregião e mesorregião Administrativa de Presidente Prudente. A Figura 3 apresenta a localização dos municípios pertencentes ao CIPP. 28 Figura 3 - Localização dos municípios pertencentes ao CIPP. Fonte: Autor, 2023. O Plano de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos (PGIRS) do Consórcio Intermunicipal do Pontal do Paranapanema foi publicado no ano de 2014 e seu principal objetivo consiste na redução da geração, na ampliação das ações relacionadas à reutilização e à reciclagem e ao tratamento adequado para a disposição final (CONSÓRCIO INTERMUNICIPAL DO PONTAL DO PARANAPANEMA, ELI ENGENHARIA, 2014). O (PGIRS) do CIPP é um documento que estabelece diretrizes e estratégias para a gestão adequada dos resíduos sólidos urbanos nos municípios que compõem a entidade. O PGIRS foi elaborado com o objetivo de promover a gestão consorciada intermunicipal e sustentável dos resíduos sólidos, considerando aspectos ambientais, sociais, econômicos e políticos (Consórcio Intermunicipal do Pontal do Paranapanema, 2014). Segundo Oliveira (2017), entre as principais diretrizes do PGIRS do CIPP, pode-se destacar a priorização da redução na geração de resíduos, a implementação da coleta seletiva, a destinação adequada dos resíduos orgânicos por meio da compostagem, a implantação de 29 sistemas de logística reversa para produtos específicos (como pilhas, baterias e lâmpadas) e a ampliação da participação da sociedade civil na gestão dos resíduos sólidos. Para a implementação do PGIRS, o CIPP tem promovido ações como a realização de campanhas de conscientização sobre a importância da gestão adequada dos resíduos sólidos, a capacitação dos gestores públicos e de catadores de materiais recicláveis, a implantação de sistemas de coleta seletiva e de compostagem, entre outras (Rodrigues, 2019). Segundo Fuzzi (2021), no que tange à estrutura do PGIRS do CIPP (2014), este foi dividido em seis volumes, em que: no Volume I são apresentadas as diretrizes gerais do Plano, seu objetivo, metodologia. Nos volumes II, III, IV e V são apesentados os diagnósticos e planos de ações dos municípios, cada um destes volumes se refere a um dos munícipios, sendo respectivamente: Narandiba; Pirapozinho; Sandovalina e Tarabai. Em cada volume é apresentado o Levantamento de Campo, a Análise e Propostas para melhorar a gestão e o gerenciamento dos Resíduos Sólidos. É apresentada também a Planilha de Investimentos no curto, médio e longo prazo. O volume VI é a Minuta, que consiste em um documento oficial com relatório sucinto do plano. Considerando o fato de que a coleta dos RSU será realizada por cada uma das cidades e que a disposição final que se dará de forma consorciada em aterro sanitário, foram elaborados estudos individuais por município e uma Minuta contendo as Metas para cada em deles. O volume VI é a minuta, que consiste em um documento oficial com relatório sucinto do Plano. Na página 43 do Volume VI – Minuta, do PGIRS do CIPP (2014), podemos destacar as metas para tratamento e disposição final: Metas a curto prazo (5 anos):  Garantir a disposição e a destinação final adequadas dos resíduos domiciliares gerados no município, depositando-os no Aterro Sanitário do Consórcio Intermunicipal – CIPP, regularizado e licenciado;  Fomentar a implantação de usina de triagem e processamento de resíduos domiciliares;  Aproveitar o biogás no aterro do CIPP. Investimentos de R$ 110.000,00. Metas a médio prazo (10 anos): 30  Garantir a disposição e a destinação final adequadas dos resíduos domiciliares gerados no município, depositando-os no Aterro Sanitário do Consórcio Intermunicipal – CIPP, regularizado e licenciado;  Implantar coleta seletiva de material orgânico para compostagem e posterior utilização em áreas públicas;  Manter e reavaliar as metas de curto prazo. Investimentos de R$ 120.000,00. Metas a longo prazo (20 anos):  Garantir a disposição e a destinação final adequadas dos resíduos domiciliares gerados no município, depositando-os no Aterro Sanitário do Consórcio Intermunicipal – CIPP, regularizado e licenciado;  Reduzir em 50% os resíduos orgânicos destinados ao aterro sanitário do CIPP, reduzindo o descarte e fazendo o seu reaproveitamento por compostagem;  Promover projetos de mapeamento da cadeia produtiva dos resíduos sólidos no município com inserção de todas as informações no Sistema de informação Geográfica SIG;  Manter as metas iniciais de curto e médio prazo. Investimentos de R$ 180.000,00. Como ações para tais metas, a Minuta do Plano de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos do CIPP (2014) cita:  Contratar estudos técnicos específicos, visando analisar e apresentar de forma comparativa os parâmetros técnicos, econômicos e financeiros acerca das tecnologias disponíveis para o tratamento e disposição de RSU;  Desenvolver programas de divulgação dos serviços de limpeza pública e sensibilização dos usuários quanto ao aproveitamento do biogás;  Promover a capacitação constante dos funcionários dos estabelecimentos públicos, quanto à separação e acondicionamento adequados dos resíduos sólidos; 31  Implantar programa para inserção das informações dos resíduos sólidos através do CIPP. O aterro do Consórcio está situado às margens da Rodovia Estadual “Assis Chateaubriand”, (SP 425), km 487, no Bairro Laranjeiras, no Município de Pirapozinho/SP, localizada na UGRHI 22 – Pontal do Paranapanema. Quanto à distância desta área em relação aos municípios consorciados tem-se que ela se encontra a: 11,8 km do centro do município de Pirapozinho, 29,2 km do centro do município de Sandovalina, 8,7 km do município de Tarabai e 10,2 km do município de Narandiba. Segundo Fuzzi (2021), no Projeto Executivo do Aterro Sanitário do CIPP é realizada uma caracterização da área e do entorno do aterro sanitário, mencionando que: A noroeste da área existem algumas residências, presença de nascentes e a rodovia [...], a nordeste predomina área de pasto, a sudeste algumas residências a uma distância de aproximadamente 200 m do limite da área do aterro existindo também uma área de nascentes a aproximadamente 330 m do limite da área do aterro. A sudoeste predomina área de cultivo de cana-de-açúcar e a uma distância de aproximadamente 400 m existe uma área de nascentes. Na Figura 4 é possível observar a área do aterro sanitário e o seu entorno: 32 Figura 4 - Aterro sanitário do CIPP. Fonte: Google Earth Pro (2021). De acordo com o Projeto Executivo do Aterro Sanitário do CIPP “a justificativa para o empreendimento é a necessidade de dotar os municípios do consórcio de uma nova estrutura para a [...] disposição final adequada dos resíduos sólidos urbanos, visando favorecer a comunidade com todos os benefícios que tal empreendimento proporciona” (CONSÓRCIO INTERMUNICIPAL DO PONTAL DO PARANAPANEMA, PROJECTA ASSESSORIA E CONSULTORIA, 2019, v. 1, p. 18). Em relação ao método a ser utilizado para a disposição final dos Resíduos Domiciliares e comerciais no aterro do CIPP este consistirá no tipo denominado de trincheira. Foi apresentado no Projeto Executivo do Aterro Sanitário do CIPP que seriam construídas três trincheiras, com as seguintes especificações: trincheiras 01 e 02 - Largura Inferior: 100,00 m; Largura Superior: 104,00 m; Profundidade: 4,50 m; Comprimento: 233 m e Volume Útil de 106.204,50 m³ cada uma delas, e trincheira 03 - Largura Inferior: variável; Largura Superior: variável; Profundidade: 4,50 m; Comprimento: 233 m e Volume Útil de 142.031,83 m³. O volume útil disponível no aterro sanitário para disposição final dos resíduos sólidos dos munícipios do CIPP seria de 354.440,83 m³ (CONSÓRCIO INTERMUNICIPAL DO 33 PONTAL DO PARANAPANEMA, PROJECTA ASSESSORIA E CONSULTORIA, 2019, v. 1). A Figura 5 apresenta o início das obras do aterro do CIPP no ano de 2019. Figura 5 - Início das obras para construção do aterro do CIPP (2019). Fonte: Jornal O Imparcial, 2019. No trabalho de campo no aterro sanitário do CIPP realizado por Fuzzi (2021) observou- se que foi construída uma lagoa para acúmulo do percolado - efluentes líquidos gerados em decorrência da decomposição dos resíduos orgânicos (chorume) e das águas das chuvas (Figura 6). Posteriormente, esta lagoa foi impermeabilizada com geomembrana. 34 Figura 6 - Lagoa para acúmulo do percolado (chorume e águas das chuvas) no aterro do CIPP. Fonte: Fuzzi, 2020. A Figura 7 apresenta a etapa de finalização de construção do aterro do CIPP em 2019. Figura 7 - Etapa finalização de construção do aterro do CIPP (01/2022). 35 Fonte: Site municipal da Prefeitura de Narandiba1, 2022. A Figura 8 apresenta o aterro do CIPP em operação em 2022. Figura 8 - Aterro do CIPP em operação (08/2022). Fonte: Record TV Rio Preto2, 2022. No Projeto Executivo é salientado que o aterro teria vida útil de 16 anos e 225 dias. Seus cálculos já foram realizados e baseados na estimativa de geração média de resíduos de acordo com o aumento populacional até o ano de 20233. Porém, vale mencionar que o cálculo do projeto foi previsto contemplando os municípios de Álvares Machado e Tarabai, que na época eram integrantes do CIPP, mas devido à saída do município de Álvares Machado, a vida útil do aterro sanitário aumentará (CONSÓRCIO INTERMUNICIPAL DO PONTAL DO PARANAPANEMA, PROJECTA ASSESSORIA E CONSULTORIA, 2019, v. 1). A Figura 9 apresenta a estimativa de vida útil do aterro sanitário do CIPP. 1 https://www.narandiba.sp.gov.br/noticias/segundo-torneio-de-pesca-e-um-sucesso-em-narandiba/ 2 https://www.youtube.com/watch?v=989_S9wmqkY 36 Figura 9 - Estimativa de vida útil do aterro sanitário. Fonte: Projeto Executivo Aterro Sanitário – Vol. 1 Memorial Descritivo e Memorial de Cálculo (2019). 3.4 Sistema de produção de biogás O principal método de produção do biogás é a quebra biológica de material orgânico na ausência de oxigênio, conhecida como digestão anaeróbica. Em plantas industriais, os microrganismos digerem a matéria-prima em um reator controlado, produzindo biogás com 50% a 70% de metano (Wang, 2022). Segundo Guo (2021), a digestão anaeróbia é um processo biológico que ocorre na ausência de oxigênio, no qual microrganismos degradam a matéria orgânica presente em um substrato, como resíduos orgânicos, lodos de esgoto e esterco animal, produzindo biogás como produto final. Esse processo é dividido em várias etapas: Hidrólise: É a primeira etapa, na qual as moléculas complexas de matéria orgânica presentes no substrato são quebradas em moléculas menores, como açúcares, aminoácidos e ácidos graxos, pela ação de enzimas extracelulares produzidas pelos microrganismos. Acidogênese: Nessa fase, as bactérias acidogênicas convertem os açúcares, aminoácidos e ácidos graxos produzidos na fase anterior em ácidos orgânicos de baixo peso 37 molecular, como ácido acético, butírico e propiônico. Nessa fase, ocorre a produção de metabólitos intermediários, como hidrogênio e dióxido de carbono (CO2). Acetogênese: As bactérias acetogênicas convertem os ácidos orgânicos produzidos na fase anterior em ácido acético, hidrogênio e dióxido de carbono, por meio de uma série de reações químicas. Metanogênese: As bactérias metanogênicas, utilizando o hidrogênio e o dióxido de carbono produzidos nas fases anteriores, produzem metano e dióxido de carbono, que são os principais componentes do biogás. Nessa fase, ocorre a produção de um resíduo final chamado de digestato, que pode ser utilizado como fertilizante orgânico. O biogás é composto principalmente por metano e dióxido de carbono, além de pequenas quantidades de outros gases, como sulfeto de hidrogênio (H2S), amônia (NH3) e vapor d’água (H2O). O biogás pode ser utilizado para diversas finalidades, como a geração de eletricidade e calor, produção de biometano para injeção na rede de gás natural, como combustível para veículos (Liu, 2022). A Figura 10 apresenta as etapas de produção de biogás. Figura 10 - Etapas de produção do biogás. Fonte: Ecycle (2017). 38 O biogás pode ser melhorado por vários métodos (absorção, adsorção, filtração por membrana, separação criogênica), resultando em uma elevação da percentagem de metano e aproximando o biogás ao gás natural fóssil, o que permite seu uso intercambiável. Uma rota alternativa é a termoquímica, na qual a gaseificação ocorre a altas temperaturas, com calor e oxigênio sendo adicionados. Essa rota, contudo, ainda se encontra na fase de pesquisa e desenvolvimento (OIES, 2017). A Figura 11 apresenta o processo de produção de biogás. Figura 11 - Processo de produção de biogas. Fonte: Adaptado de RABONI; URBINI, 2014. A Companhia Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB (2019) relata a dificuldade em definir com exatidão a composição do biogás devido aos diferentes materiais orgânicos e os tipos de tratamentos utilizados na sua produção. Os intervalos usualmente trabalhados são: metano: 50% – 70%; dióxido de carbono: 25% – 50%; hidrogênio (H2): 0% – 1%; gás sulfídrico (H2S): 0% – 3%; oxigênio (O2): 0% – 2%; amônia: 0% – 1%; nitrogênio (N2): 0% – 7%. Em 2016, a oferta interna de biogás no Brasil chegou a aproximadamente 274 milhões Nm3 /dia, representando menos de 1% do total (EPE, 2017). O principal substrato na produção 39 foi o resíduo orgânico oriundo de aterro sanitário foi responsável por aproximadamente 50% da produção nacional (CIBiogas apud EPE, 2017). Quando comparado a outros combustíveis fósseis, o gás metano possui menos possibilidade de gerar poluentes atmosféricos por unidade de energia gerada. Dessa forma é considerado um combustível limpo e com aplicabilidade desde equipamentos à geração de energia (BEUX, 2005). Para utilização do metano na rede de gás natural ou mesmo no uso em veículos, é necessária a separação das impurezas do produto, pois, este possui níveis altos de materiais que podem corroer motores (GOULDING, 2013). Esse processo de limpeza (ou separação) resulta no biometano, decorrente da concentração de biogás. As principais fontes de produção de biogás, pela ordem, são os aterros sanitários, a indústria de alimentos e bebidas, a suinocultura e o lodo de esgoto, como se vê na Figura 12. Detalha-se a seguir a utilização desses substratos. Figura 12 - Produção de biogás por substrato – 2015 (Nm³/dia). Fonte: EPE, 2017. Para a obtenção do biogás puro, o principal parâmetro a ser observado na produção é o custo a ser pago pela eletricidade. A Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA, 2017) estimou o custo normalizado da eletricidade (levelised cost of electricity – LCOE) para o biogás entre US$ 6/kWh e US$ 14/kWh (OIES, 2017). O principal determinante é relativo ao custo da matéria-prima; caso seja barata e abundante, como os resíduos industriais do 40 agronegócio e/ou dejetos, os custos diminuem; se são utilizadas plantações dedicadas, o custo aumenta. Em relação ao biometano, deve ser adicionado o custo adicional de processamento, comparado ao custo do gás natural. O biometano seria competitivo na Europa apenas nos limites inferiores da curva de custos, ressaltando a importância de subsídios governamentais à medida que os custos de produção aumentam. Tais custos dependem principalmente do tipo de cultura e dos custos associados ao transporte. Além disso, reduções relevantes de custos em razão do aumento de escala e adequação de tecnologia podem tornar mais factível a produção (OIES, 2017). No Brasil, claramente existe uma vantagem competitiva relacionada ao custo inferior das culturas e dos resíduos agroindustriais, quando comparado aos países europeus. Tal vantagem abre possibilidades para aumentar a escala da exploração industrial do biogás no país, especialmente com relação aos resíduos agroindustriais, como discutido mais à frente. 3.5 Biometano e seu potencial sustentável O biometano é uma denominação para o metano de origem biogênica. Após a purificação do biogás por processos que separam o CO2 e removem impurezas é gerado o biometano. A purificação do biogás possibilita a injeção deste na rede de gás natural e permite a separação do local onde é gerado o gás de onde ele será utilizado, e dessa forma, o uso na rede de gás natural para armazenamentos de grande porte (PROBIOGÁS, 2016). De acordo com a Resolução nº 8 de 30, de janeiro de 2015 da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), o biometano é definido como um biocombustível gasoso constituído essencialmente de metano, derivado da purificação do biogás. As diversas aplicações possíveis do biogás podem precisar do processo de purificação a fim de aumentar o seu poder calorífico com a retirada de impurezas e umidade da mistura. Coelho (2006) dispõe que além das impurezas pode existir a presença de gás sulfídrico que além de ser altamente corrosivo é capaz de danificar o motor e seu tempo de vida. A gama de benefícios do biometano chama cada vez mais atenção de agentes do mercado, empreendedores e potenciais consumidores. Segundo a ABIOGÁS (2022), uma das principais vantagens do uso de biometano é a redução das emissões de gases de efeito estufa, especialmente do dióxido de carbono, que é um dos principais gases responsáveis pelo aquecimento global. Isso ocorre porque a produção de 41 biometano a partir de resíduos orgânicos evita que esses resíduos sejam destinados para aterros sanitários, onde ocorre a decomposição anaeróbia e a liberação de metano no ambiente, que é um gás com potencial de aquecimento global cerca de 28 vezes maior que o CO2. Além disso, o uso de biometano como combustível para veículos reduz a emissão de gases poluentes, como o monóxido de carbono (CO), o dióxido de enxofre (SO2) e os óxidos de nitrogênio (NOx), que são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente. O biometano é uma alternativa sustentável e renovável ao uso de combustíveis fósseis, contribuindo para a redução da dependência desses combustíveis e para a mitigação das mudanças climáticas. Portanto, seu uso é uma importante ferramenta na redução de emissões e na promoção do desenvolvimento sustentável. Na Figura 13, é possível observar uma usina de biogás localizada em Guariba-SP. Figura 13 - Usina de biogás da Raízen localizada em Guariba-SP. Fonte: Raízen, 2020. As principais impurezas do biogás a ser removidas são: água; hidrocarbonetos; CO2; H2S; amônia, oxigênio, siloxina, metais e compostos orgânicos voláteis (COVs). Essas substâncias podem prejudicar a combustão e causar corrosão reduzindo a eficiência do processo. As técnicas mais utilizadas para remoção dessas impurezas são: condensação, adsorção, absorção, refrigeração, separação por membrana e lavagem (Coelho, 2018; Coelho, 2006; Salomon, 2007; Ryckebosch, 2011). O processo de purificação, acontece de acordo com as seguintes etapas: 42 I. Remoção da umidade: O biogás depende de um nível aceitável de umidade, de acordo com a maneira como será empregado. A remoção da umidade pode ser realizada com utilização de glicóis, gel, sílica ou outro componente que possibilite reter a umidade (CRAVEIRO,1982); II. Retirada do gás sulfídrico: O gás passa por uma torre preenchida com óxido de ferro III (Fe2O3) e aparas de madeira e conforme atravessa a torre vai eliminando o gás sulfídrico (H2S), que reage com o óxido de ferro (CRAVEIRO, 1982); III. Remoção de gás carbônico: Existem diversas possibilidades de realizar a remoção do gás carbônico. Como apresenta pressão parcial baixa, uma pequena quantidade é retirada no processo que pode ser realizado com a lavagem a água. É possível ainda a remoção de gás carbônico utilizando solventes, com alto custo e periculosidade, como o carbonato de potássio (K2CO3) à quente (CRAVEIRO, 1982). As etapas anteriores são necessárias para resultar na composição final do biometano de aproximadamente 97% de CH4 e 3% de CO2, que pode, assim, ser utilizado na substituição do gás natural. Na Figura 14 observa-se o sistema de purificação do biogás. Figura 14 - Sistema de purificação de biogás por Adsorção com Modulação de Pressão (PSA). Fonte: Cibiogás, 2015. 43 O biometano está inserido no maior Programa Nacional de Biocombustíveis, o RenovaBio. Segundo a Lei nº 13.576 de 2017, o Programa é uma política de Estado que reconhece o papel estratégico de todos os biocombustíveis (etanol, biodiesel, biometano, bioquerosene, entre outros) na matriz energética brasileira no que se refere à sua contribuição para a segurança energética, a previsibilidade do mercado e a mitigação de emissões dos gases causadores do efeito estufa no setor de combustíveis. O RenovaBio é composto por três eixos estratégicos que definem metas de descarbonização, procedimentos para certificação da produção de biocombustíveis e emissão de créditos de descarbonização. Dessa forma, essa ferramenta política transmite um sinal ao mercado sobre a importância dos biocombustíveis, viabilizando uma oferta de energia cada vez mais sustentável, competitiva e segura. O Brasil não está apartado da onda mundial de investimentos no segmento de biometano, que ganha corpo à medida que os mais diversos agentes no mundo todo se engajam nas iniciativas de redução das emissões de metano. O Brasil vem ganhando reconhecimento como o primeiro país a viabilizar um fundo garantidor para alavancar investimentos em biogás e biometano (Cedigaz, 2022). Segundo a ANP (2022), o potencial técnico de produção de biometano no Brasil ultrapassa a faixa de 120 milhões de metros cúbicos por dia, valor que se compara à capacidade de produção de gás natural de origem fóssil, que em 2021 foi de 134 MMm³/dia. Esse potencial de biometano poderia substituir 70% da demanda nacional por diesel ou 4,5 vezes a demanda por gás liquefeito de petróleo (GLP). Os valores denotam o enorme potencial de descarbonização e o papel de protagonista que o biometano pode assumir na matriz energética do país. Contudo, atualmente apenas uma pequena parcela desse potencial é explorada por meio de cinco plantas autorizadas pela ANP, que juntas produzem aproximadamente 400 mil metros cúbicos por dia. De acordo com a ABIOGÁS (2022), o setor tem se aquecido e hoje já existem outras nove plantas em processo de autorização junto à ANP. São esperados investimentos da ordem de R$ 7,4 bilhões em 41 novas unidades de produção de biometano até 2027 que juntas terão a capacidade de produzir 2,9 milhões de metros cúbicos diários (Figura 15). A produção de biometano pode chegar a 30 milhões de metros cúbicos por dia em 2030. Esse montante tem a capacidade de responder pela redução de 40 milhões de toneladas de CO2eq por ano, o que representa cerca de 3% das metas assumidas na NDC brasileira. 44 Figura 15 - Mapa do potencial brasileiro de produção de biometano até 2027. Fonte: Abiogás, 2022. 3.6 A regulamentação do biometano Os órgãos governamentais têm buscado regulamentar a produção e consumo do biometano com o objetivo de trazer o aprofundamento das definições técnicas, mecanismos de controle de qualidade, além de contornos bem definidos para criação de um ambiente sólido para novos investimentos no setor. Nesse sentido, a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis estabelece, por meio das Resoluções nº 08/2015 e nº 886/2022, a equivalência técnica do biometano ao gás natural, garantindo também as modalidades de transporte desse biocombustível por meio de caminhões-feixe ou ainda pela injeção na rede de gás canalizado. Além disso, com o advento da Nova Lei do Gás, Lei 14.134, de 8 de abril de 2021, regulamentada pelo Decreto 10.712, de 2 de junho de 2021, ficou estabelecido que gases aderentes às especificações da ANP podem ser intercambiados com o gás natural, merecendo o 45 mesmo tratamento regulatório aplicável ao gás natural. Isso estabeleceu a fungibilidade entre o gás natural e o biometano, potencializando sua distribuição e alcance e, consequentemente, ampliando seu mercado potencial pari passu à expansão do próprio mercado de gás no país como um todo. Já, o Decreto 11.003, de 21 de março de 2022, instituiu a Estratégia Federal de Incentivo ao Uso Sustentável de Biogás e Biometano para fomentar programas e ações de combate às emissões de metano e incentivar o uso do biogás e biometano como energéticos renováveis, para, com isso, contribuir para o alcance dos compromissos climáticos assumidos, como o Global Methane Pledge. No âmbito dessa estratégia, foi instituído, por meio da Portaria MMA 71, de 21 de março de 2022, o Programa Nacional de Redução de Emissões de Metano (Metano Zero), que A hora do biometano no Brasil | 25 contará com o Programa Nacional de Crescimento Verde, com o Fundo Nacional sobre Mudança do Clima e com as linhas de pesquisa das agências de fomento. Ainda no âmbito do Governo Federal, a Portaria Normativa 37/GM/MME, de 20 de março de 2022, incluiu investimentos em biometano no Regime Especial de Incentivos para o Desenvolvimento da Infraestrutura (Reidi) ao alterar a Portaria Normativa 19/GM/MME, de 16 de agosto de 2021. Já o Novo Marco Regulatório do Saneamento Básico, Lei 14.026, de 15 de julho de 2020, reforçou a Política Nacional de Resíduos Sólidos, reafrmando a determinação de extinção dos lixões até 2024, o que também pode favorecer a cadeia produtiva do biogás/biometano. Por fim, a regulamentação da ANP que orienta as especificações para o biometano oriundo de aterros são:  Resolução ANP 906, de 18 de novembro de 2022 – Dispõe sobre as especifcações do biometano oriundo de produtos e resíduos orgânicos agrossilvopastoris e comerciais destinado ao uso veicular e às instalações residenciais e comerciais a ser comercializado em todo o território nacional;  Resolução ANP886, de 29 de setembro de 2022 – Estabelece a especifcação e as regras para aprovação do controle da qualidade do biometano oriundo de aterros sanitários e de estações de tratamento de esgoto destinado ao uso veicular e às instalações residenciais, industriais e comerciais, a ser comercializado no território nacional. 46 3.6 A Contribuição Nacionalmente Determinada A Contribuição Nacionalmente Determinada (em inglês, Nationally Determined Contribution - NDC) é um compromisso voluntário que os países assumem para reduzir as emissões de gases de efeito estufa e enfrentar as mudanças climáticas. O acordo internacional sobre o clima, conhecido como Acordo de Paris, estabeleceu que cada país deve apresentar sua NDC indicando as ações que irá tomar para limitar o aquecimento global a 2 graus Celsius acima dos níveis pré-industriais e, se possível, a 1,5 graus Celsius. A NDC de cada país deve conter informações sobre as metas de redução de emissões de gases de efeito estufa, o setor ou setores que serão afetados, os prazos para alcançar essas metas e quaisquer apoios necessários para atingi-las. A NDC é atualizada a cada cinco anos para aumentar a ambição e refletir as mudanças nas políticas e circunstâncias do país. As NDCs são fundamentais para o sucesso do Acordo de Paris e para evitar os piores impactos das mudanças climáticas (UNFCCC, 2015). Segundo o Ministério do Meio Ambiente (2021), o Brasil apresentou sua Contribuição Nacionalmente Determinada (NDC) em 2021, atualizando a anterior de 2015. A nova NDC do Brasil inclui as seguintes metas e compromissos:  Redução das emissões de gases de efeito estufa em 43% abaixo dos níveis de 2005 até 2030;  Alcançar a neutralidade climática até 2050;  Promover a recuperação e restauração de 12 milhões de hectares de florestas até 2030;  Eliminar o desmatamento ilegal na Amazônia até 2028 e reduzir o desmatamento ilegal em 50% até 2026;  Expandir o uso de fontes de energia renovável, com meta de 45% de energias renováveis na matriz energética até 2030;  Adotar metas de eficiência energética e de redução de emissões nos setores de transportes, indústria, construção civil e agricultura. Essas metas e compromissos foram apresentados durante a Cúpula de Líderes sobre o Clima em 2021 e estão alinhados com o Acordo de Paris e os objetivos globais de limitar o aquecimento global a 2 graus Celsius acima dos níveis pré-industriais. Em termos de investimentos necessários para alcançar tal produção de biometano, estima-se a necessidade da aplicação de R$ 60 bilhões. 47 3.7 Utilização de biometano como combustível veicular A utilização de biometano como combustível veicular tem vantagens ambientais e econômicas. A produção e o uso de biometano reduzem as emissões de gases de efeito estufa e outros poluentes do ar, o que pode contribuir para melhorar a qualidade do ar nas cidades e reduzir a poluição global. Além disso, o biometano pode ser produzido localmente, a partir de resíduos locais, o que pode reduzir a dependência de combustíveis importados e ajudar a desenvolver a economia local (WANG, 2021). A utilização de biometano como combustível veicular também pode ajudar a atender aos objetivos de energia renovável e redução de emissões de gases de efeito estufa estabelecidos por governos e organizações internacionais. Países como Suécia, Dinamarca e Alemanha são líderes mundiais na produção e uso de biometano como combustível veicular (Karin, 2021). No entanto, a utilização de biometano como combustível veicular ainda enfrenta alguns desafios, como a necessidade de investimentos em infraestrutura para produção, transporte/distribuição (Figura 16) e abastecimento de biometano (Figura 17), bem como a falta de incentivos econômicos e regulamentação adequada em muitos países. No entanto, a crescente preocupação com a mudança climática e a necessidade de reduzir as emissões de gases de efeito estufa pode impulsionar o desenvolvimento do mercado de biometano como combustível veicular (Fontana, 2021). 48 Figura 16 - Caminhões de fornecimento de biometano da empresa Cocal. Fonte: Cocal, 2022. Figura 17 - Posto de abastecimento de biometano na SCANIA em parceria com a Comgás. Fonte: SCANIA, 2021. 49 A forma mais comum de uso biometano é o comprimido com gás pressurizado a 200 bar e armazenado em tanques cilíndricos (Figura 18). Essa pressão é necessária para garantir atendimentos a modelos diferenciados de veículos (PROBIOGÁS, 2016). Ainda de acordo com a Probiogás (2016) é possível utilizar biometano da mesma forma que o gás natural, assim, pode também ser utilizado em veículos convencionais de gás natural (GNV). Figura 18 - Caminhões de coleta com cilindros amarelos de biometano. Fonte: SCANIA, 2022. De acordo com a Energy and Climate Intelligence Unit (2017), os motores possíveis de utilizar biometano são:  Motores a biometano específico: são motores projetados para operar com 100% de biometano, neste caso o sistema estequiométrico possui uma eficiência menor quando comparado ao diesel provocando perdas de bombeamento. Esses motores, em geral, são desenhados especificamente para veículos pesados na tentativa de substituir o diesel, porém, podem ser usados também em veículos leves;  Motores biocombustível de biometano: uma alternativa aos motores usuais por apresentar tanto compartimento para gasolina quanto biometano. Nos sistemas atuais desenvolvidos para este uso, o veículo consegue otimizar o uso de gasolina utilizando biometano e posteriormente gasolina. Tecnologia utilizada em veículos leves; 50  Motores a gás com dois combustíveis: apresentam em sua formação tanto a possibilidade de uso do diesel e outros tanques de combustível quanto biometano com sistema de injeção de metano no tubo de admissão, a quantidade de gás a ser utilizado varia em relação a velocidade e a carga do veículo;  Tricombustível: é a combinação de combustíveis a gás e veículos que utilizam gasolina e etanol, permitindo ao veículo operar de maneira "flex-fuel" ou com biometano;  Injeção direta de alta pressão (HPDI): é a injeção de diesel e gás na câmara de combustão a alta pressão, a HPDI utiliza o diesel para realizar a combustão, assim como o motor bicombustível oferecendo a mesma potência e torque que um motor multicombustível. Além do uso em veículos o biometano também pode ser comercializado através de conexões canalizadas com a rede de distribuição e ainda distribuído como gás comprimido em botijões para venda a terceiros. 3.8 Incentivos para descarbonização A tendência de longo prazo da produção de energia convencional apresenta um quadro de esgotamento progressivo de fontes tradicionais (por exemplo, hidroeletricidade, carvão, petróleo) e emergência de novas fontes, com destaque para as renováveis. Combinado aos custos crescentes para produção da energia convencional, e com impactos socioambientais relevantes de grandes projetos, o aproveitamento da biomassa, com destaque para o biogás, surge como fonte privilegiada (Milanez, 2008). De acordo com o MME (2016), a utilização de alternativas energéticas, como o uso de biogás e biometano, promovem o conceito de fontes limpas e renováveis modernas, contribuindo para a redução e emissão dos gases do efeito estufa (GEE). O Quadro 1 mostra detalhadamente todos GEE’s e algumas de suas características intrínsecas. Quadro 1 - Os gases de efeito estufa. Espécies Fórmula Química Tempo de vida (anos) Potencial de aquecimento global (horizonte de tempo) 20 anos 100 anos 500 anos Dióxido de Carbono CO2 Variável 1 1 1 Metano CH4 12±3 56 21 6.5 Óxido Nitroso N2O 120 280 310 170 51 Fonte: IPCC, 1996. Utilizar o potencial energético do biogás significa substituir o uso de fontes poluentes, como os combustíveis fósseis. O Brasil possui abundância em matéria-prima aproveitável para uso renovável e isto permite aos consumidores gerar sua energia, compensar o faturamento das distribuidoras e possuir garantia do uso de energia limpa. Além disso, a expansão de programas de geração distribuída e os incentivos públicos e privados para iniciativas de fontes energéticas não poluentes colaboram para o desenvolvimento sustentável das cidades. Ozônio O3 0,1 – 0,3 n.d. n.d n.d. HFC-23 CHF3 264 9.100 11.700 9.800 HFC-32 CH2F2 5,6 2.100 650 200 HFC-41 CH3F 3,7 490 150 45 HFC-43-10mee C5H2F10 17,1 3.000 1.300 400 HFC-125 C2HF5 32,6 4.600 2.800 920 HFC-134 C2H2F4 10,6 2.900 1.000 310 HFC-134a CH2FCF3 14,6 3.400 1.300 420 HFC-152a C2H4F2 1,5 460 140 42 HFC-143 C2H3F3 3,8 1.000 300 94 HFC-143a C2H3F3 48,3 5.000 3.800 1.400 HFC-227ea C3HF7 36,5 4.300 2.900 950 HFC-236fa C3H2F6 209 5.100 6.300 4.700 HFC-145ca C3H3F5 6,6 1.800 560 170 Hexafluorido de Enxofre SF6 3200 16.300 23.900 34.900 Perfluorometano CF4 50.000 4.400 6.500 10.000 Perfluoroetano C2F6 10.000 6.200 9.200 14.000 Perfluoropropano C3F8 2.600 4.800 7.000 10.100 Perfluorociclobutano c-C4F8 3.200 6.000 8.700 12.700 Perfluoropentano C5F12 4.100 5.100 7.500 11.000 Perfluorohexano C6F14 3.200 5.000 7.400 10.700 52 O cenário atual para a produção de biometano no Brasil é bastante promissor. O país possui uma grande diversidade de recursos naturais que podem ser utilizados para a produção de biometano, o que oferece um potencial significativo para o setor (EPE, 2020). Alguns exemplos de projetos em andamento no país incluem o uso de resíduos agrícolas como cana-de-açúcar, milho e mandioca para produção de biometano em larga escala, além do aproveitamento de resíduos da indústria alimentícia e dejetos de animais (Barros, 2019). Além disso, o Brasil possui um grande potencial para a produção de biogás e biometano a partir de resíduos sólidos urbanos. O governo brasileiro tem incentivado a produção de biometano por meio de políticas públicas que visam a redução das emissões de gases de efeito estufa e o desenvolvimento de fontes de energia renovável. Além disso, a produção de biometano pode gerar empregos e desenvolvimento econômico em regiões rurais e urbanas (Medeiros, 2018). A expectativa do MME (2016) é que até o ano de 2030 o custo para criar instalações que possibilitem o uso de fontes renováveis, incluindo o biogás, reduza pela metade, de forma que o investimento retorne ao consumidor em poucos anos. Conhecer as possibilidades de utilização energética do biogás pode estruturar novas cadeias de produção de energia gerando emprego e renda, além de contribuir para a sustentabilidade em escala. No fim de 2015, durante a 21ª Conferência das Partes (COP 21) da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (UNFCCC) em Paris, mais de 190 países se reuniram para formalizar um acordo sobre o clima, com vistas à redução das emissões de GEE. Cada nação, de acordo com suas possibilidades, apresentou seus compromissos com as metas de redução de emissões, conhecidas como Intended Nationally Determined Contribution (INDC). Na ocasião, o Brasil, tomando como base o volume de emissões de gases de 2005, comprometeu-se a reduzi-las em 37% até 2025, elevando seus esforços até atingir a meta de uma redução de 43% em 2030. De acordo com a United Nations (2015), a substituição do diesel pelo biometano está conectada diretamente também com alguns Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). As ODS são iniciativas globais liderada pelas Nações Unidas para promover o desenvolvimento sustentável em todo o mundo até 2030. Esses objetivos abrangem uma ampla gama de questões sociais, econômicas e ambientais, incluindo a erradicação da pobreza, a igualdade de gênero, a energia limpa, a saúde e o bem-estar, entre outros. Para melhor compreender a intersecção dos ODS com a temática dos resíduos sólidos, foi necessário estudar os instrumentos legais aplicáveis no contexto de estudo. No Estado de 53 São Paulo, o descarte inadequado de resíduos é proibido nos termos da Lei Estadual n° 12.300/2006, que estabelece a Política Estadual de Resíduos Sólidos (PERS). A nível nacional, essa proibição foi reforçada com a promulgação da Lei n° 12.305/2010, que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Ela define instrumentos e diretrizes para a gestão integrada dos resíduos e estabelece o princípio da responsabilidade compartilhada, o qual atribui aos três entes federados, ao setor produtivo e à sociedade a participação na disposição ambientalmente adequada (BRASIL, 2010). Os biocombustíveis, como o biometano, estão ligados às ODS, principalmente porque oferecem uma alternativa mais limpa e renovável aos combustíveis fósseis tradicionais, ajudando a reduzir as emissões de gases de efeito estufa e a combater a mudança climática. Os biocombustíveis também podem contribuir para outras metas das ODS, como a promoção da energia limpa e acessível (ODS 7), a redução da desigualdade social e econômica (ODS 10) e o desenvolvimento sustentável das comunidades rurais (ODS 11). Além disso, a produção de biocombustíveis pode ser realizada de maneira sustentável, seguindo práticas agrícolas responsáveis, como a gestão eficiente da água e do solo, o uso de culturas não alimentares e a proteção da biodiversidade, contribuindo para o alcance das metas de desenvolvimento sustentável relacionadas à produção e ao consumo responsável (ODS 12) e à proteção da biodiversidade (ODS 15). Portanto, os biocombustíveis, como o biometano, podem contribuir significativamente para o alcance das metas das ODS, promovendo o desenvolvimento sustentável em todo o mundo. A Empresa de Pesquisas Energéticas (EPE) estimou as possibilidades para substituição do diesel no setor agropecuário a partir do biogás. Considerando o biogás com 55% em volume de biometano, com equivalência energética de 1 litro de diesel igual a 1 m3 de biometano, em 2026, haveria a produção de 8,4 bilhões Nm3 de biogás, o equivalente a 4,6 bilhões Nm3 de biometano, ou seja 4,6 bilhões de litros de óleo diesel. Esse valor seria suficiente para suprir metade da demanda de diesel estimada para aquele ano, reduzindo as emissões do setor em volume equivalente (EPE, 2017). O potencial de redução de emissões de gases de efeito estufa que se origina no biometano é ainda mais significativo quando se observa que a produção no Brasil se baseia exclusivamente no aproveitamento energético de resíduos orgânicos. Ou seja, nenhum hectare adicional de terra precisa ser utilizado para gerar esse ativo de descarbonização. Por essas razões, o biometano é uma das alternativas mais interessantes para diversos setores do país, seja 54 como substituto de combustíveis fósseis utilizados na indústria ou nos transportes de carga e passageiros (ABIOGÁS, 2022). 55 4. METODOLOGIA Trilhar uma metodologia adequada é essencial para garantir a qualidade e a confiabilidade dos resultados obtidos. Neste capítulo serão apresentados os métodos utilizados para avaliar o potencial metanogênico do chorume do aterro do CIPP e estimar o volume de biometano gerado. Por fim são apresentadas as metodologias empregadas na avaliação econômica e redução de CO2 na utilização do biometano nas frotas de coleta de RSU dos municípios do consórcio. 4.1 Estimativa da quantidade de chorume gerado no aterro sanitário do CIPP Para estimar o volume de chorume gerado ao longo da vida útil do aterro sanitário do CIPP, utilizou-se as informações que constam no Projeto Executivo do Aterro (CIPP, PROJECTA ASSESSORIA E CONSULTORIA, 2019) e podem ser observadas no Quadro 2: Quadro 2 - Média de geração de chorume. Fonte: CIPP, PROJECTA ASSESSORIA E CONSULTORIA, 2019. O volume gerado de chorume em cada trincheira é de: 56  Trincheira 1: 4.834,8 m³/ano  Trincheira 2: 4.834,8 m³/ano  Trincheira 3: 6.692,4 m³/ano (CIPP, PROJECTA ASSESSORIA E CONSULTORIA, 2019). Com base na estimativa de vida útil do aterro, as trincheiras teriam a seguinte vida útil:  Trincheira 1: 5 anos  Trincheira 2: 6 anos  Trincheira 3: 6 anos (CIPP, PROJECTA ASSESSORIA E CONSULTORIA, 2019). Com isso, para a quantificação do volume gerado de chorume ao longo da vida útil do aterro do CIPP, multiplicou-se o volume estimado gerado de chorume por ano em cada trincheira pela vida útil de cada trincheira. 4.2 Produção de biogás a partir do chorume gerado no aterro sanitário do CIPP Para estimar a produção de biogás do chorume gerado no aterro do CIPP, foram coletadas amostras para análises laboratoriais realizadas em um laboratório terceirizado. Segundo a APHA (2017), para garantir a integridade das amostras de chorume, elas devem ser coletadas em recipientes estéreis e resistentes à corrosão, como frascos de vidro ou plástico, e imediatamente colocadas em refrigeração a uma temperatura entre 4 e 8°C para evitar a proliferação bacteriana e a alteração da composição química. O uso de gelo ou caixas térmicas é recomendado durante o transporte das amostras para manter a temperatura adequada. É importante ressaltar que a refrigeração das amostras de chorume deve ser feita o mais rápido possível após a coleta, de preferência em até 30 minutos, para garantir a precisão dos resultados das análises laboratoriais. Além disso, o manuseio adequado das amostras, evitando a contaminação externa, é fundamental para garantir a validade dos resultados (Araujó, 2015). A amostra de chorume do aterro do CIPP foi coletada no dia 30 de setembo de 2022 57 e foi realizada pelos operadores do próprio aterro. Ao todo foi coletada apenas 1 amostra para realização dos testes. Segundo o laboratório terceiro contratado, apenas uma amostra já seria suficiente para determinação dos parâmetros anlisados, entretanto, tal amostra deveria ser armazenada imediatamente em um isopor com gelo para preservar o teor de matéria orgânica do chorume que estava presente no chorume da lagoa assim que foi coletado. Em geral, a degradação da matéria orgânica é mais rápida em temperaturas mais altas, entre 25°C e 45°C, com um ponto ótimo em torno de 37°C. Temperaturas abaixo de 0°C inibem a decomposição, enquanto temperaturas acima de 60°C podem matar os microrganismos responsáveis pela decomposição (ADANI et al., 2006). No laboratório, as amostras foram submetidas a um processo de digestão anaeróbia. Segundo Rajagopal (2017), o processo de digestão anaeróbia em escala laboratorial segue basicamente os mesmos princípios do processo em escala industrial, mas em menor escala e pode ser usado para estudar e otimizar as condições de operação do processo, como a temperatura, pH, tempo de retenção, tipo de material orgânico, concentração de bactérias e outras variáveis. Ele também pode ser usado para avaliar a eficiência do processo de digestão anaeróbia em diferentes tipos de resíduos e para determinar as condições ideais para maximizar a produção de biogás e biofertilizante. Para realizar a digestão anaeróbia em escala laboratorial, é necessário um reator anaeróbio, que pode ser de vidro, plástico ou outro material. O reator é preenchido com material orgânico e inoculado com bactérias anaeróbias. O material orgânico é então convertido em biogás e biofertilizante por meio da ação das bactérias (BATSTONE, 2002). A amostra de chorume deu entrada no laboratório no dia 01 de outubro de 2022. O processo de digestão anaeróbia do chorume foi acompanhado semanalmente por meio de análises laboratoriais para mensurar os seguintes parâmetros: Matéria seca (5), umidade (%), matéria orgânica (%), cinzas (%), proteínas (%), lipídios (%), celulose (%), lignina (%), outros carboidratos (%), enxofre total (mg/kg), fósforo total (mg/kg), potássio total (mg/kg), geração de biogás estimada (m3/ton), teor de metano (%), teor de enxofre (ppm) e produtividade de biometano (Nm3/ ton de MO). O Potencial Bioquímico de Metano (PBM) é o método utilizado para estimar a produção de metano a partir de testes experimentais em escala de bancada. São utilizadas condições ideais de processo para maximizar a produção de gás, apesar de na prática nem sempre as condições são viáveis de ser alcançadas. Algumas associações internacionais padronizaram e certificaram metodologias, como a ISO 11734, ASTM E-2170-01 e VDI 4630. Tal método, segundo o laboratório terceiro, foi utilizado para análise do chorume do aterro. 58 A norma VDI 4630 (2016) estabelece a caracterização de substratos, amostragem, coleta de dados e procedimento de teste de digestão anaeróbia de materiais orgânicos, será utilizada neste trabalho e descrita neste tópico. A publicação cita alguns cuidados que devem ser tomados para garantir a confiabilidade do resultado, como a temperatura do processo e temperatura ambiente, a execução em paralelo de amostras apenas com inóculo e também com um padrão com produção de biogás conhecido (celulose microcristalina) para comprovar a eficiência do inóculo, a vedação da coluna d’água com solução salina e ácida, a lavagem das vidrarias e incubação com gás nitrogênio para retirar o residual de oxigênio e um fator de correção para volume de acordo com a pressão e temperatura ambientes. O lodo utilizado como inóculo deve ser estritamente anaeróbio e cultivado na temperatura da incubação, preferencialmente adaptado ao substrato a ser utilizado. A metodologia também propõe que a relação entre a massa de SVT do lodo adicionado como inóculo e da amostra não deve ser superior a 0,5, para que não haja acidificação por excesso de carga orgânica. O PBM é calculado pela razão entre o volume de gás produzido e a quantidade de sólidos voláteis adicionados. A leitura do gás em volume e composição química é realizada diariamente na fase inicial e com uma frequência menor na fase estacionária, até que a diferença de 33 volume produzido seja menor que 0,5% em três dias. O tempo de reação varia de acordo com as características da amostra analisada. Com isso, a partir da obtenção dos resultados, estimou-se e quantificou-se a quantidade de biogás e biometano gerada, utilizando como base a planta de biogás de uma usina localizada em Narandiba. 59 Figura 19 - Planta de Biogás em Narandiba. Fonte: Copersucar, 2021. Para os cálculos da quantidade de biometano gerado utilizou-se uma eficiência de 90% de produção em escala industrial. Tal eficiência foi repassada pelo laboratório terceiro contratado que informou que em escala laboratorial, a produção de biometano a partir da matéria orgânica presente é de 100% aproximadamente, entretanto, em escala industrial de uma usina, segundo levantamentos do próprio laboratório e confirmadas pela usina de biogás e biometano da região, a eficiência cai para 90%. Para a quantificação de volume de matéria orgânica disponível para a biodigestão, utilizou-se a equação 1. Volume de matéria orgânica disponível para biodigestão (m3) = Teor de matéria orgânica (%) * Volume de chorume (m3) (eq. 1) Para a quantificação do volume de biometano gerado a partir do volume de matéria orgânica disponível para biodigestão, utilizou-se a equação 2. 60 Volume estimado de biometano gerado (Nm3) = Fator de Produtividade (Nm3 CH4/t M.O.) * Volume de matéria orgânica disponível para biodigestão (m3) * Rendimento industrial de biogás numa usina de açúcar e álcool adotada de referência (%) (eq. 2) 4.3 Análise da substituição de diesel por biometano 4.3.1 Levantamento de consumo de diesel e custos das frotas de coleta de RSU Para análise da potencial substituição de diesel por biometano na frota de coleta dos municípios do CIPP realizou-se um levantamento por meio de solicitação dos dados operacionais da frota de coleta de RSU às Prefeitura Municipais de Pirapozinho, Narandiba e Tarabai e Sandovalina. Os dados operacionais e econômicos requisitados às Prefeituras foram:  Quilometragem (km) total realizada pelas frotas de coleta de RSU no ano de 2022;  Quantidade total de litros de diesel consumida pelas frotas de coleta de RSU no ano de 2022;  Custo total (R$) empenhado para abastecimento das frotas de coleta de RSU no ano de 2022;  Fator Km/L no ano de 2022;  Fator R$/L no ano de 2022. 4.3.2 Levantamento de informações e custos para conversão e utilização do biometano como combustível veicular A conversão de caminhões movidos a diesel para biometano pode trazer vários benefícios ambientais e econômicos. O biometano é um biocombustível produzido a partir da decomposição de matéria orgânica, como resíduos agrícolas, de alimentos e de esgoto. Foram levantados no mercado as empresas que fornecem o kit de conversão de motor à diesel para utilização do biogás/biometano. Os kits de conversão variam entre US$ 10.000,00 a US$ 30.000,00. Para a presente pesquisa adotou-se o valor de US$ 10.000,00. Já os custos de manutenção dos motores a biogás e biometano são 8% superiores aos custos de manutenção dos motores a diesel sendo que o custo de manutenção dos caminhões diesel é, em média, R$ 61 0,4474/km rodado. De acordo com a o fabricante Scania, um caminhão movido a biogás e biometano consegue rodar 2,47 quilômetros com um metro cúbico de GNV em média (FILHO, 2022). Para o levantamento do valor do m³ de biogás, realizou-se um levantamento junto a uma usina de açúcar e álcool da região, que produz e comercializa biogás e biometano. Por fim, após a coleta dos dados e informações, os dados foram tratados e foram comparados, através de uma tabela, os custos do diesel, adicionado aos custos de manutenção dos caminhões compactadores e foi feita a comparação dos mesmos para o biogás/biometano. Com isso, foi possível analisar economicamente o uso de diesel nas frotas de coleta de RSU e sua possível substituição por biometano. Além disso, para a realização de uma análise comparativa entre a utilização do diesel e do biometano pelas frotas de coleta de RSU e a avaliação do potencial substituição do combustível fóssil pelo renovável, todos os custos e despesas do cenário diesel e do cenário biometano foram tratados e comparados com base na quilometragem de rodagem do ano fiscal nos municípios do CIPP em 2022. A partir da comparação de custos e despesas entre o diesel e biometano, avaliou-se em diferentes cenários a possibilidade de inclusão do biometano gerado a partir do chorume do aterro dentro do modal atual e verificou-se a porcentagem de sua representatividade no CIPP como um todo ou atendendo municípios específicos de acordo com a necessidade de combustível para realização das coletas verificadas no levantamento de custos das frotas de coleta. 4.4 Quantificação em gCO2eq não emitidos pela substituição do diesel pelo biometano Na presente pesquisa também se avaliou as emissões de CO2 no cenário 1: Utilizando o combustível convencional (diesel) na frota de coleta de RSU e no cenário 2: Utilizando o biometano nas frotas em substituição ao diesel. Para estimar a emissão de dióxido de carbono equivalente considerou-se a intensidade de carbono de 3072 gCO2 eq/L de diesel e 0,18 gCO2 eq/L biometano, valores estes calculados por Penteado (2022), por meio das premissas apresentadas no Quadro 3. 62 Quadro 3 - Premissas para estimativa de emissões por tipo de combustível. Fonte: Adaptado de (ANP, 2018) Para o cálculo da quantidade de CO2 por combustível utilizado, utilizou a intensidade de carbono calculada por Penteado (2022), e a partir do volume de litros de diesel utilizados pelas frotas dos municípios de CIPP, e de biometano em substituição do diesel, foi calculado a quantidade de CO2 emitida total e realizou-se uma comparação entre o diesel e o biometano. 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 63 5.1 Resultados da biodigestão anaeróbica em escala laboratorial do chorume No dia 31 de janeiro de 2023, o laboratório da Geo Biogás & Tech de Londrina, encaminhou os resultados da análise do chorume do aterro do CIPP. Os resultados podem ser observados no Quadro 4. Quadro 4 - Resultados do potencial metanogênico do aterro do CIPP. Resultado Análise Analise Centesimal Local: Usina de biogás de empresa sucroalcooleira localizada no município de Narandiba Entrada laboratório: 01/10/2022 Chorume CIPP Matéria seca (%) 1,2 Umidade (%) 98,8 Matéria orgânica (%) 0,6 Cinzas (%) 0,6 Proteína (%) 0,3 Lipídios (%) 0,0 Celulose (%) 0,0 Lignina (%) 0,0 Outros carboidratos (%) 0,3 Enxofre Total (mg/kg) 630 Fósforo Total(mg/kg) 3.273 Potássio Total (mg/kg) 358 Geração de biogás estimada (m3/ton) 4,06 Teor de metano (%) 55,5 Teor de enxofre (ppm) 56.849 Produtividade (Nm3 CH4/ton MO) 380 Fonte: Geo Biogás & Tech, 2023. Analisando os resultados da análise do chorume do aterro do CIPP, observou-se um baixo teor de matéria orgânica nas amostras. Na amostra o teor de matéria orgânica ficou em 0,6%. 64 Como comparação, segundo a Geo Biogás & Tech, o teor de matéria orgânica da torta de filtro é de aproximadamente de 17,9% e da vinhaça em 0,9%, substratos esses utilizados pela Planta de biogás e biometano da região para produção de biometano. O teor de matéria orgânica é um fator importante para análise do potencial metanogênico, pois através desse teor, indica-se a porcentagem de matéria orgânica a ser biodigerida no processo de biodigestão anaeróbia para produção de CH4. Segundo relatos da usina de biogás estudada e do laboratório da Geo Biogás & Tech, uma das causas para o baixo teor de matéria orgânica encontrado nas análises, ocorre devido a permanência do chorume na lagoa por muito tempo na lagoa sem tratamento adequado e com exposição a condições climáticas do ambiente. De acordo com Leite (2019), a decomposição natural da matéria orgânica presente no efluente pode ocorrer de forma lenta e incompleta em lagoas sem o tratamento adequado, resultando na perda de teor de matéria orgânica ao longo do tempo. Um plano de ação contra a perda de matéria orgânica seria a utilização do efluente liquido para biodigestão em um menor período de tempo, além de uma estrutura melhor para armazenamento do chorume como uma cobertura para a lagoa. Observou-se que o fator Produtividade do chorume do aterro do CIPP ficou em 380 Nm3 CH4/t MO. Tal fator é importante, pois através dele, calcula-se a quantidade de biometano gerado por tonelada de MO. Segundo informações repassadas pela Geo Biogás & Tech, a produtividade da torta de filtro é de 319 Nm3 CH4/t MO e da vinhaça é 334 Nm3 CH4/t MO, isso indica que a produtividade do chorume do CIPP é maior que o dos 2 substratos hoje utilizados pela usina em estudo. 5.2 Quantidade de chorume gerado no aterro do CIPP Após o levantamento e análise do Projeto Executivo do Aterro Sanitário do CIPP (2019), observou-se que a vida útil de cada trincheira do aterro é de:  Trincheira 1: 5 anos  Trincheira 2: 6 anos  Trincheira 3: 6 anos 65 Ainda de acordo com o Projeto Executivo do Aterro (2019), o volume de chorume gerado nas trincheiras 1, 2 e 3 seriam de:  Trincheira 1: 4.834,80 m³/ano  Trincheira 2: 4.834,80 m³/ano  Trincheira 3: 6.692,40 m³/ano Sendo assim, o volume de chorume gerado ao longo da vida útil do aterro sanitário pode ser observado no Quadro 5 abaixo: Quadro 5 - Volume de chorume gerado ao longo da vida útil do aterro sanitário do CIPP. Trincheira Vida