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Universidade de Brasília - UnB
Faculdade UnB Gama - FGA
Engenharia de Energia
Avaliação da Viabilidade Econômica da Produção de Biogás: Estudo Aplicado à uma Granja Produtora de
Suínos do oeste paranaense
Autor: Mateus Ofredi Gonçalves Dias
Orientador: Prof. Dra. Paula Meyer Soares Coorientador: Eng. Leonardo dos Santos Maria
Brasília - DF
2016
Mateus Ofredi Gonçalves Dias
Avaliação da Viabilidade Econômica da Produção de Biogás: Estudo Aplicado
à uma Granja Produtora de Suínos do oeste paranaense Monografia submetida ao curso de graduação em Engenharia de Energia da Universidade de Brasília, como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia de Energia.
Universidade de Brasília – UnB
Faculdade UnB Gama – FGA
Orientador: Prof. Dra. Paula Meyer Soares
Coorientador: Eng. Leonardo dos Santos Maria.
Brasília - DF 2016
Mateus Ofredi Gonçalves Dias.
Avaliação da Viabilidade Econômica da Produção de Biogás: Estudo Aplicado à uma Granja Produtora de Suínos do oeste paranaense. / Mateus Ofredi Gonçalves Dias – Brasília-DF. 2016 – 47 p. : il. (Algumas color.) ; 30 cm.
Orientação: Prof. Dra. Paula Meyer Soares
Monografia (Graduação) – Universidade de Brasília -UnB
Faculdade UnB Gama - FGA, Brasília, 2016.
1. Suinocultura. 2. Biogás. 3. Energia Elétrica. 4. Créditos de
Carbono. 5. Viabilidade Econômica. I. Prof. Dra. Paula Meyer Soares.
II. Universidade de Brasília. III. Faculdade UnB Gama. IV. Avaliação da
Viabilidade Econômica da Produção de Biogás: Estudo Aplicado à uma
Granja Produtora de Suínos do oeste paranaense.
Avaliação da Viabilidade Econômica da Produção de Biogás: Estudo Aplicado à uma Granja Produtora de Suínos do oeste paranaense.
Mateus Ofredi Gonçalves Dias
Monografia submetida como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em (Nome do Curso) da Faculdade UnB Gama - FGA, da Universidade de Brasília, em (data da aprovação 25/11/2016) apresentada e aprovada pela banca examinadora abaixo assinada:
Prof. Dra. Paula Meyer Soares UnB/ FGA Orientador
Prof. Dra. Patrícia Regina Sobral Braga UnB/ FGA Membro Convidado
Prof. Dr. Celso Vila Nova de Souza Júnior UCB Membro Convidado
Brasília, DF 2016
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais e irmãos, que apesar de distante nessa fase – sempre
estiveram ao meu lado nos momentos de fraqueza e que apoiaram, de forma
incondicional, todas as minhas decisões – sem vocês nada disso seria possível.
Agradeço a Julia Vieira que sempre esteve ao meu lado, incentivando e motivando a
nunca desistir deste sonho de me formar engenheiro.
Agradecimento especial a “tia” Carmem Regina, que me “adotou” como um
membro da família e sempre me ajudou nos momentos de saúde e doença.
Aos meus amigos, Celso Galeno, Priscilla Reck, Andressa Stephany, Michel
Louis, Arthur Pereira, Leonardo dos Santos, Gabriela Vieira, que sempre estavam
presentes nos momentos bons e ruins, dentro e fora da universidade e que nunca
deixaram de me apoiar. Agradecimentos póstumos ao meu amigo Allan Saliba, que
me mostrou que a amizade faz a diferença na vida das pessoas.
Aos amigos que fiz durante a faculdade, Edson Thiago, Eduardo Xavier, Ana
Paula, Bruno Doberstein, Daniel Auler, Daniel Juswiak, Fellype Levi, Eduardo
Sampaio, Vinícius Siqueira, Edilson Ursulino, Matheus Fukuta, pelos momentos de
motivação e descontração.
A todos os amigos que fiz durante o período de intercambio, pelas experiências
inesquecíveis que serviram para o meu amadurecimento como pessoa.
Agradeço as professoras Maria Vitoria Ferrari e Maria Del Pilar por todos os
conselhos, orientações ensinamentos dados desde o início do curso.
Agradeço especialmente a professora Paula Meyer Soares, por acreditar neste
projeto e aceitar ser minha orientadora. Obrigado por todo o apoio e orientação dados
durante o desenvolvimento deste trabalho.
“ Lembre-se, o sucesso é uma jornada, não um destino.
Tenha fé em sua capacidade. ” (Bruce Lee)
RESUMO
O aumento da produção de suínos no Brasil pode ter agravado os problemas ambientais, isto
em consequência do descarte inadequado dos dejetos produzidos pelos animais. Neste
cenário, o tratamento dos dejetos por meio da digestão anaeróbica surge como possível
solução para a mitigação dos impactos ambientais, além de fonte energética alternativa. Este
trabalho teve como finalidade realizar um estudo sistemático para avaliar a viabilidade
econômica e financeira da produção de biogás e a sua utilização na geração de energia
elétrica. O estudo foi realizado com base na pesquisa bibliográfica e nos dados obtidos de
uma granja, produtora de suínos situada no município de Toledo, oeste do estado do Paraná.
A metodologia quantitativa foi adotada para a realização do estudo. Foram coletados dados
referentes a produção de suínos e quantidade de energia consumida pela granja. Também foi
realizado um levantamento acerca dos investimentos necessários para a instalação do
sistema, para então avaliar o retorno econômico-financeiro do projeto. Constatou-se que a
granja possui um alto potencial de geração de biogás e que a implantação de um sistema de
geração de energia elétrica, utilizando o biogás é viável e atrativo, desde que ocorra a venda
dos créditos de carbono.
Palavras-chave: Suinocultura, biogás, energia elétrica, créditos de carbono, viabilidade
econômica.
ABSTRACT
The increase in swine production in Brazil may have aggravated environmental
problems, that because of improper disposal of waste produced by the animals. In this
scenario, the treatment of waste through anaerobic digestion emerges as a possible
solution for the reduction of environmental impacts as well as an alternative energy
source. The objective of this article was to carry out a systematic study to evaluate the
economic and financial viability of biogas production and its use in the generation of
electric energy. The study was carry out based on a bibliographic research and data
obtained from a swine farm, located in the city of Toledo, west of Paraná state. The
quantitative methodology was adopt to carry out the study. Data were collected on the
production of swine’s and the amount of energy consumed by the farm. A survey was
also made on the investments required for the installation of the system, in order to
evaluate the economic-financial return of the project. It was verified that the farm has
a high biogas generation potential and that the implantation of an electric energy
generation system using biogas is feasible and attractive, as long as the sale of the
carbon credits occurs.
Key words: swine farming, biogas, electricity, carbon credits, economic viability
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Eutrofização resultante da atividade pecuária. .................................................. 1 Figura 2: Fluxograma do processo de produção de biogás. ............................................ 6
Figura 3: Modelo de biodigestor chinês. .............................................................................. 7
Figura 4: Modelo de biodigestor indiano. ............................................................................. 8 Figura 5: Modelo de biodigestor canadense. ...................................................................... 9
Figura 6: Etapas da degradação anaeróbica. ................................................................... 11
Figura 7: Composição do biogás. ....................................................................................... 12
Figura 8: Unidades rurais cadastradas que fazem o uso de biodigestores. ................ 15 Figura 9: Quantidade de projetos MDL no Brasil relacionados a suinocultura. .......... 19
Figura 10: Imagem de satélite do município de Toleto – PR. ......................................... 22
Figura 11: Granja produtora de suínos. ............................................................................. 23
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Potencial de produção brasileira de biogás (milhões de m3) no setor pecuário. .................................................................................................................................. 14 Tabela 2: Comparação entre o biogás e outros combustíveis ....................................... 15
Tabela 3: Tabela de especificação do biometano segundo ANP. ................................. 18
Tabela 4: Estimativa do peso médio dos dejetos produzidos para as diferentes fases de maturação dos suínos. .................................................................................................... 24 Tabela 5: Resultado para o cálculo do valor dos sólidos voláteis. ................................ 27
Tabela 6: Resultados para o cálculo da produção anual de biogás (modelo IPCC,2006). ............................................................................................................................ 28
Tabela 7: Comparação entre os modelos para a produção anual de biogás. ............. 28
Tabela 8: Parâmetros e resultados para o cálculo da redução de emissões. ............. 30
Tabela 9: Investimento inicial ............................................................................................... 32
Tabela 10: Custo de depreciação dos equipamentos. .................................................... 33 Tabela 11: Juros sobre o capital investido. ....................................................................... 34 Tabela 12: Manutenção do grupo gerador ........................................................................ 34
Tabela 13: Fluxo de caixa completo do projeto. ............................................................... 37
Tabela 14: Simulação para o tempo de operação do grupo gerador ............................ 40
LISTA DE SIGLAS
ABPA Associação Brasileira de Proteína
AND Autoridade Nacional Designada
ANEEL Agencia Nacional de Energia Elétrica
ANP Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis
BNDES Banco Nacional do Desenvolvimento
CENBIO Centro Nacional de Referência em Biomassa
CNPJ Cadastro Nacional de Pessoa Jurídica
COPEL Companhia Paranaense de Energia
CPF Cadastro de Pessoa Física
EIA Estudo de Impactos Ambientais
EOD Entidade Operacional Designada
GEEs Gases de Efeito Estufa
GNV Gás Natural Veicular
GWP Potencial de Dano Global
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
MAPA Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento
MDL Mecanismo de Desenvolvimento Limpo
PSA Adsorção por Pressão Alternada
PVC Policloreto de Vinila
RCEs Reduções certificadas de Emissões
RIMA Relatório de Impacto Ambiental
TIR Taxa Interna de Retorno
TMA Taxa Interna de Atratividade
UNFCCC Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima
UPL Unidade de Produção de Leitões
VPL Valor Presente Líquido
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 1 2. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 4 2.1. Objetivo Geral ............................................................................................................... 4 2.2. Objetivos Específicos ................................................................................................... 4 3. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................................. 5 3.1. A CADEIA PRODUTIVA DO BIOGÁS ............................................................................. 5 3.1.1. O BIOGÁS ................................................................................................................... 5 3.1.2. BIODIGESTOR ............................................................................................................ 6 3.1.2.1. Modelo Chinês ........................................................................................................ 7 3.1.2.2. Modelo Indiano ........................................................................................................ 8 3.1.2.3. Modelo Canadense ................................................................................................. 9 3.1.3. PREPARAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA .............................................................. 10 3.1.4. DIGESTÃO ANAERÓBICA ....................................................................................... 10 3.2. BIOFERTILIZANTE ....................................................................................................... 11 3.3. COMPOSIÇÃO DO BIOGÁS ........................................................................................ 12 3.4. POTENCIAL DE PRODUÇÃO NACIONAL ................................................................... 13 3.4.1. Comparação do Biogás com Combustíveis Convencionais ................................. 15 3.5. ASPECTOS LEGAIS E REGULAMENTAÇÃO DO BIOGÁS NO BRASIL ..................... 16 3.5.1.Resolução 482/2012 da ANEEL ................................................................................ 17 3.5.2. Resolução Nº 8 de 30 de janeiro de 2015 da ANP .................................................. 17 3.6. MECANISMO DE DESENVOLVIMENTO LIMPO (MDL) E O MERCADO DE CRÉDITOS DE CARBONO ..................................................................................................................... 18 4. METODOLOGIA .............................................................................................................. 21 4.1. OBJETO DE ESTUDO ................................................................................................. 22 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 24 5.1. CÁLCULO DA PRODUÇÃO ANUAL DE BIOGÁS ........................................................ 24 5.1.1. Modelo CENBIO ....................................................................................................... 24 5.1.2. Modelo IPCC ............................................................................................................. 26 5.1.3. Comparação entre o Modelo CENBIO e o modelo IPCC ....................................... 28 5.2. CALCULO DA QUANTIDADE DE CARBONO EQUIVALENTE .................................... 29 5.2.1. Potencial de Dano Global ........................................................................................ 29 5.2.2. Reduções de Emissões do Projeto ......................................................................... 29 5.2.3. Créditos de Carbono ................................................................................................ 30 5.3. ANÁLISE ECONÔMICA DO EMPREENDIMENTO ....................................................... 31 5.3.1. INVESTIMENTO INICIAL .......................................................................................... 31 5.3.2. CUSTOS .................................................................................................................... 32 5.3.2.1. Depreciação dos Equipamentos .......................................................................... 32 5.3.2.2. Juros sobre o capital ............................................................................................ 33 5.3.2.3. Manutenção ........................................................................................................... 34 5.3.2.4. Mão-de-obra para a operação do sistema ........................................................... 35 5.3.3. RECEITAS ................................................................................................................. 35 5.3.3.1. Energia elétrica ..................................................................................................... 35 5.3.3.2. Créditos de Carbono ............................................................................................. 36 5.3.4. FLUXO DE CAIXA ..................................................................................................... 36 5.3.4.1. Payback ................................................................................................................. 38 5.3.4.2. Valor Presente Líquido (VPL) ............................................................................... 38 5.3.4.3. Taxa Interna de Retorno (TIR) .............................................................................. 39 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................. 41 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 43 ANEXO I: TABELA 10-7 : Fator de emissão de metano para manejo de dejetos de suínos (IPCC, 2006) ........................................................................................................... 47
1
1. INTRODUÇÃO
De acordo com o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA,
2016), a produção brasileira de carne suína representa cerca de 10% do volume total
exportado no mundo, dado que posiciona o país como o 4º maior produtor e
exportador mundial. Somente no ano de 2015 o setor registrou um crescimento de
4,95%, se comparado com o ano de 2014, totalizando uma produção de 3,643 milhões
de toneladas de carne suína, segundo os dados da Associação Brasileira de Proteína
Animal (ABPA). A produção nacional se dá de forma descentralizada, em sua maioria
por estabelecimentos de pequeno e médio porte. Somente o estado do Paraná, possui
cerca de 180 mil propriedades rurais, cuja atividade principal é a suinocultura. A matriz
de suínos do estado é de 5.488.216 animais, o que representou no último ano um
valor de 542,29 mil toneladas de carne suína, colocando o estado no 3º lugar do
ranking nacional (ABPA, 2015).
Os dejetos oriundos da produção suína podem causar uma serie de impactos
ambientais: se descartados inadequadamente - sem o devido tratamento - em corpos
d´água, podem causar a eutrofização1 dos mesmos, dado sua elevada concentração
de matéria orgânica; podem ainda, contaminar as águas subterrâneas e o solo - se
descartados diretamente na superfície - devido ao elevado teor de metano e dióxido
de carbono resultantes da decomposição dos dejetos. A Figura1 mostra a eutrofização
de um lago, resultado da atividade pecuária.
Figura 1: Eutrofização resultante da atividade pecuária. Fonte: FIGUEIRÊDO, 2007.
1 A eutrofização das águas significa seu enriquecimento por nutrientes, principalmente nitrogênio e fósforo, levando ao crescimento excessivo das plantas aquáticas, tanto planctônicas quanto aderidas, com consequente desequilíbrio do ecossistema aquático e progressiva degeneração da qualidade da água (FIGUEIRÊDO, 2007).
2
De acordo com Gaspar (2003), um suíno adulto (com peso entre 25 e 100 kg)
produz em média cerca de 2,3 kg de dejetos por dia, sendo assim, de posse dos dados
de produção supracitados, apenas no estado do Paraná são gerados em média
12.622 toneladas de dejetos por dia, oriundos da atividade. Este valor demonstra a
quantidade imensa de dejetos produzidos pelo Estado, que tem na produção de
suínos uma das suas principais atividades agropecuárias. Faz-se necessário evitar
que essa quantidade de dejetos, compostos principalmente por matéria orgânica, seja
lançada nos mananciais de d’água destas regiões, para que não comprometam a
qualidade de vida das populações urbanas e rurais, além da sobrevivência da fauna
e flora das regiões vizinhas aos mananciais.
Ainda não existe, no Brasil, uma legislação nacional especifica que regule e
fiscalize o manejo e tratamento dos dejetos produzidos pela suinocultura, apesar
dessa atividade ser considerada uma atividade de grande potencial de degradação
ambiental. No entanto, de acordo com a Lei 9.605/98, conhecida como Lei dos Crimes
Ambientais, é disposto que o produtor pode ser responsabilizado criminalmente,
desde que seja comprovado danos ao meio ambiente e à saúde dos homens e
animais. Deste modo, cabe ao produtor realizar o tratamento dos resíduos gerado pela
sua atividade agropecuária, visando a não contaminação das águas e dos solos, bem
como a diminuição dos gases que contribuem para o efeito estufa, neste caso,
principalmente o metano e o gás carbônico (MACHADO, 2009).
Gaspar (2003) sugere a utilização de biodigestores como forma de tratamento
dos resíduos da produção de suínos. Ferreira (2012) afirma que com o uso da digestão
anaeróbica é possível reduzir em mais de 50% o teor de matéria orgânica dos
resíduos, contribuindo para uma diminuição dos impactos ambientais causados pelas
atividades pecuárias. Além de reduzir o teor de matéria orgânica, o tratamento dessa
biomassa por meio de biodigestores acaba gerando dois produtos, um líquido
(biofertilizante) e outro gasoso (biogás). O primeiro pode ser utilizado na fertilização
de lavouras, sem comprometer a qualidade do solo. Já o segundo é composto por
grande parcela de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) e se comparado com
outros combustíveis, a sua queima gera menos poluentes atmosféricos por unidade
de energia gerada, sendo assim classificado como combustível limpo (BEUX, 2005).
3
A utilização do biogás como combustível contempla várias formas de uso,
desde motores a explosão interna, passando por aquecimento de caldeiras e fornos
entre outros. Existe ainda a possibilidade da comercialização de créditos de carbono,
visto que o Protocolo de Quioto, Tratado elaborado para estabelecer metas de
redução de emissões para países desenvolvidos, possibilitou a inserção da
suinocultura no cenário de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), pois se
enquadra em um projeto de redução de emissões de gases de efeito estufa (KOTZ et.
al., 2012).
4
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo Geral
Os estudos realizados neste trabalho tiveram como objetivo avaliar a
viabilidade econômica do uso do biogás, proveniente da biodigestão dos resíduos da
produção de suínos, como fonte de energia elétrica para uma propriedade rural
situada no município de Toledo, no estado do Paraná.
2.2. Objetivos Específicos
Descrever a cadeia produtiva do biogás;
Calcular o potencial de produção de biogás da unidade estudada;
Avaliar o potencial de redução, por meio do tratamento anaeróbico, da emissão
de gases produzidos pelos dejetos suínos na unidade estudada;
Fazer um levantamento a respeito dos investimentos necessários para a
instalação de um sistema de geração de energia elétrica a base de biogás;
Calcular o tempo de retorno para o investimento realizado;
Avaliar a viabilidade econômico-financeira da geração de eletricidade a base de
biogás na propriedade estudada.
5
3. REFERENCIAL TEÓRICO
Neste tópico buscou-se realizar uma revisão bibliográfica, tomando-se por artigos
publicados em revistas científicas, teses, dissertações, dentre outras publicações, as
quais abordam como o tema principal, a produção de suínos no Brasil, a cadeia
produtiva do biogás, a regulamentação do biogás no Brasil e o mercado de créditos
de carbono
3.1. A CADEIA PRODUTIVA DO BIOGÁS
Na seguinte seção foram abordados aspectos referentes a produção de biogás
através do processo de biodigestão dos dejetos suínos, um tratamento proposto para
a mitigação deste passivo ambiental.
3.1.1. O BIOGÁS
O biogás é um biocombustível resultante da degradação da matéria orgânica
na ausência de oxigênio. Essa degradação anaeróbica faz parte do ciclo do carbono,
no qual a matéria orgânica é atacada pela ação digestiva das bactérias
metanogênicas (BLEY JR., 2015).
De acordo com Bley Jr. (2015), além do biogás possuir praticamente a mesma
composição química do gás natural, ele apresenta ainda várias vantagens, sendo
elas:
ser derivado de um processo de saneamento ambiental e não de jazidas
petrolíferas, deste modo, considerado um recurso natural;
degradação anaeróbica contribui para a redução da carga orgânica
residual depositada no solo;
contribui para a diminuição de emissão de metano na atmosfera, um dos
gases do efeito estufa, o qual apresenta potencial poluidor 21 vezes
maior do que o gás carbônico;
gera um biofertilizante, parte liquida, com carga orgânica controlada que
pode ser utilizado como adubo em produções agrícolas.
6
Na Figura 2 está esquematizado o sistema de produção de biogás, simplificado,
a partir de resíduos da produção de suínos.
Figura 2: Fluxograma do processo de produção de biogás.
Fonte: Adaptado de GASPAR, 2013.
3.1.2. BIODIGESTOR
O processo de formação do biogás recebe o nome de biodigestão e ocorre
naturalmente com toda a matéria orgânica. Porém para que a degradação ocorra de
forma anaeróbica e controlada é necessária uma câmara fechada que forneça as
condições propícias para que as bactérias degradem o material orgânico. Essa
câmara fechada é chamada de biodigestor (GASPAR, 2013). Dentro do biodigestor, a
matéria orgânica diluída em água sofre o processo de degradação sem a presença de
oxigênio, resultando na produção final de dois produtos, um com caraterísticas
fertilizantes (parte líquida) e o biogás (parte gasosa). Ainda de acordo com o autor,
existem vários tipos de biodigestor sendo: o chinês, o indiano e o canadense os
principais modelos utilizados para o uso agrícola.
As principais características desses três modelos estão apresentadas a seguir.
7
3.1.2.1. Modelo Chinês
O modelo chinês (Figura 3) é um modelo rústico e por ser construído quase que
completamente em alvenaria apresenta um baixo custo de construção. De acordo com
Andrade (2002), este modelo de biodigestor funciona de modo similar a uma prensa
hidráulica, na qual o acúmulo de biogás no seu interior resultará no aumento da
pressão interna, resultando no deslocamento do efluente da câmara de fermentação
para a caixa de saída. Quando ocorre a descompressão o sentido do efluente se
inverte.
Este tipo de biodigestor apresenta uma boa durabilidade, uma vez que não
apresenta partes móveis, nem partes metálicas, pois dispensa o uso de gasômetro,
fazendo com que o gás formado seja armazenado no próprio reator (FERNANDES,
2012).
A principal desvantagem deste modelo ocorre pelo fato dele ser construído
quase que completamente enterrado no solo. Fato que apesar de proteger contra
variações climáticas, dificulta a impermeabilização do gasômetro e a detecção e
manutenção em caso de vazamentos, já que o aparecimento de fissuras na cúpula de
armazenamento é comum devido a porosidade dos materiais utilizados na construção
(ANDRADE, 2002).
Figura 3: Modelo de biodigestor chinês.
Fonte: DEGANUTTI, 2002.
8
3.1.2.2. Modelo Indiano
O modelo Indiano (Figura 4) caracteriza-se por possuir duas câmaras
longitudinais, uma utilizada para a digestão e uma para o deposito de gás móvel, o
que faz com que o material em fermentação fique em circulação no interior do
biodigestor.
A câmara de depósito de gás móvel flutua diretamente sobre o lodo de digestão,
o que permite o controle da pressão do gás no seu interior (DA ROCHA JR., 2013).
Quando o biogás é produzido e não é consumido, a câmara de depósito de gás
expande-se, fazendo com que a pressão interna não se altere (DEGANUTTI et al.,
2002).
Segundo Andrade (2002), este modelo de biodigestor apresenta uma vida útil
curta, cerca de cinco anos, e um custo de produção elevado, por necessitar de um
gasômetro de metal. Geralmente ocorre a corrosão do gasômetro, o que torna
necessário a manutenção e pintura desta peça, periodicamente, por isso apresentam
um alto custo de manutenção.
Figura 4: Modelo de biodigestor indiano.
Fonte: DEGANUTTI, 2002.
Segundo Fernandes (2012), o modelo chinês e o modelo Indiano são os mais utilizados para uso agrícola.
9
3.1.2.3. Modelo Canadense
O modelo Canadense, também conhecido como modelo da marinha (Figura 5),
apesar de ser o mais moderno e avançado, apresenta um baixo custo de implantação
e facilidade de transporte, se comparado com os outros dois modelos (DA ROCHA
JR., 2013).
Este é um modelo de biodigestor de fluxo tubular, com uma base retangular
construída em alvenaria, largura maior que a profundidade, possui um gasômetro feito
em manta flexível de policloreto de vinila (PVC), que fica exposto ao sol. Essa
exposição do gasômetro ao sol é ideal para regiões de clima quente, uma vez que o
aumento da temperatura interna contribui para a produção de biogás (CUNHA, 2007).
A construção deste biodigestor pode ser feita diretamente sobre o terreno. Este
modelo é de fácil limpeza e apresenta um baixo custo de manutenção (ANDRADE,
2002).
Figura 5: Modelo de biodigestor canadense.
Fonte: DEGANUTTI, 2002.
As etapas de produção do biogás estão sucintamente apresentadas nos
subitens abaixo.
10
3.1.3. PREPARAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA
A princípio a matéria orgânica que irá sofrer a digestão anaeróbica, dentro do
biodigestor, deverá passar por um tratamento. Este tratamento inicia-se com a
decantação dos resíduos, dentro de uma caixa de carga e decantação. O processo
tem como finalidade eliminar contaminantes sólidos, como plásticos ou vidros e ao
mesmo tempo tornar o resíduo orgânico mais suscetível a degradação, de modo que,
os resíduos sólidos ficam no fundo da caixa e apenas a parte liquida irá para o
biodigestor (MOHSENI, 2012).
A alimentação do biodigestor pode ocorrer de duas formas diferentes,
dependendo do regime de operação do biodigestor escolhido. Os regimes de
alimentação podem ser:
em batelada: os biodigestores trabalham em ciclos de alimentação,
degradação anaeróbica e descarte. Ocorre quando a biomassa coletada
é encaminhada para o biodigestor em períodos longos, geralmente de
30 em 30 dias.
contínuo: a biomassa coletada é encaminhada para o biodigestor
diariamente, fazendo com que a entrada e saída de efluentes ocorra de
forma simultânea. Este tipo de alimentação é comum nos biodigestores
dos modelos Chinês e Indiano.
3.1.4. DIGESTÃO ANAERÓBICA
Uma vez dentro do biodigestor, começa a ocorrer o processo de degradação
da biomassa oriunda dos dejetos suínos. Este processo se dá por meio de várias
etapas (Figura 6), dentre as quais se destacam a hidrólise, acidogênese, acetogênese
e metanogênese.
A hidrólise é a primeira etapa do processo de digestão anaeróbica, durante a
qual ocorre a decomposição dos materiais particulados complexos (carboidratos,
lipídios, proteínas), em materiais menores, mais simples e solúveis ao meio aquoso.
Na acidogênese ocorre a metabolização dos aminoácidos e açúcares oriundos da fase
anterior. Esta etapa ocorre no interior do biodigestor com a presença das bactérias
fermentativas, transformando-os produtos em compostos mais simples. Já a etapa de
acetogênese funciona como uma etapa intermediária, pois nesta etapa ocorre a
11
oxidação do substrato, tornando-os apropriados para as bactérias metanogênicas. Por
fim, na etapa de metanogênese ocorre a degradação anaeróbica dos compostos
orgânicos em metano, dióxido de carbono e outros gases (BITTON, 2005)
Figura 6: Etapas da degradação anaeróbica.
Fonte: BITTON, 2005.
Por último, como consequência do processo de biodigestão anaeróbica têm-se
dois produtos, um na forma líquida (biofertilizante ou digestato) e outro na forma
gasosa (biogás).
3.2. BIOFERTILIZANTE
Ao final do processo de produção de biogás, a parte liquida que fica no interior
do biodigestor é chamada de biofertilizante e possui uma carga orgânica estabilizada
e um grande poder fertilizante. Este produto pode ser utilizado na agricultura como
adubo enriquecendo o solo. Barreira (2003) comenta que o biofertilizante possui um
pH levemente alcalino, aproximadamente 7,5, e o seu uso pode reduzir a acidez do
solo, podendo assim aumentar a sua produtividade, melhorando suas qualidades
físicas, químicas e biológicas.
12
De acordo com Seganfredo (2008) a carga orgânica dos biofertilizantes é rica
em nutrientes que possuem a mesma função que os fertilizantes químicos. Além disso,
o excesso de adubação química causa mineralização do solo, o que provoca a erosão
(SGANZERLA, 1983). Dessa maneira, a principal vantagem do biofertilizante, além da
redução dos custos da propriedade com fertilizantes de origem química é o
enriquecimento do solo sem causar efeitos colaterais.
3.3. COMPOSIÇÃO DO BIOGÁS
A composição do biogás, segundo Sganzerla (1983) pode variar um pouco de
acordo com o tipo e quantidade de biomassa utilizada, fatores climáticos e dimensões
do biodigestor, dentre outros fatores. Os valores médios das frações de gases que
compõem o produto – dióxido de carbono, metano e outros – estãp apresentados na
Figura 7.
Figura 7: Composição do biogás.
Fonte: BLEY JR., 2015.
Amaral (2004) afirma que a combustão do biogás é uma medida fundamental
para mitigar o efeito estufa, pois, a sua combustão transforma o metano em dióxido
de carbono, evitando assim que o metano, gás de efeito estufa com capacidade
poluidora 21 vezes maior que o dióxido de carbono, seja lançado diretamente na
atmosfera.
CH4
59%
CO2
40%
OUTROS GASES1%
13
Como o biogás é composto, principalmente de metano, a sua combustão
completa pode ser representada da seguinte forma:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + Calor (1)
Nas condições padrão de 25 ⁰C e 1 atm a reação de combustão completa do
metano libera cerca de 191,755 kcal mol-1 de energia. Segundo Cassini (2003) a
Equação 1 confirma o valor do metano como combustível, já que é uma substância
que reage com oxigênio (ou outro comburente) liberando energia na forma de calor,
chamas e gases.
O biogás apresenta uma ampla gama de utilização como fonte energética. A
energia química do gás pode ser convertida em energia mecânica, por meio de um
processo controlado de combustão, posteriormente, essa energia mecânica pode ser
utilizada diretamente para a produção de eletricidade. Por meio de um sistema de
conversão motor-gerador, pelo qual a energia química contida no gás será convertida
em energia mecânica, no motor, e utilizada para ativar o gerador, assim produzindo
energia elétrica. A energia elétrica produzida pode ser utilizada para um consumo
próprio, garantindo a autossuficiência da produção ou em um sistema de geração
distribuída, onde o excedente de energia elétrica produzida na unidade de suínos é
utilizado para deduzir as despesas em contas de energia, desde que seja da mesma
concessionaria e com o mesmo Cadastro de Pessoa Física (CPF) ou com o mesmo
Cadastro Nacional de Pessoa Jurídica (CNPJ) (MAPA, 2016). O biogás pode ainda
ser purificado e utilizado para a obtenção de biometano e ser utilizado como gás
natural veicular (BLEY, JR., 2015).
3.4. POTENCIAL DE PRODUÇÃO NACIONAL
Segundo Bley Jr. (2015), não existem ainda no Brasil estatísticas suficientes
que atestem quanto ao potencial total de biogás produzido. No entanto, por meio de
cálculos especulativos, pode-se considerar que apenas o setor pecuário gere um
volume de biogás que pode chegar a 10% do total da matriz de combustível brasileira.
A Tabela 1 indica os valores da produção potencial de biogás (milhões de m3) para o
setor pecuário.
14
Tabela 1: Potencial de produção brasileira de biogás (milhões de m3) no setor pecuário.
CATEGORIA
ANIMAL JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
FRANGOS 158,7 139 152,2 126,6 142,3 141 155,6 160,3 151,2 159 151,5 161,2
LEITÕES 24,2 22 25,1 23,7 24,4 24 24,6 24,7 22,9 23,9 23,5 24,7
SUÍNOS ADULTOS
58 55,9 62,6 65 67,9 65,4 67,9 67,2 65,9 67,8 63,9 66,6
VACAS PRODUZINDO
362,8 327 362,8 351,1 362,8 351,1 362,8 362,8 351,1 362,8 351,1 362,8
BOVINOS 79,1 715 79,1 76,6 79,1 76,6 79,1 79,1 76,6 79,1 76,6 79,1
BOVINOS ABATIDOS
40,9 33,1 44,2 37,1 46,2 43,5 44,3 47,5 43,3 45,9 42,5 44,8
TOTAL MENSAL 714,8
TOTAL ANUAL 8.577,8
Fonte: BLEY JR., 2015.
Pela Tabela 1 tem-se que o setor pecuário apresenta um potencial gerador de
8.577,8 milhões de m3 de biogás por ano. Apenas a criação de suínos apresenta o
potencial de gerar 1.061,8 milhões de m3 de biogás por ano. Esses dados são
especulativos, uma vez que não se tem um cadastro completo de todas as unidades
produtoras de animais no país. Tampouco se tem um cadastro completo com relação
as unidades produtoras que fazem uso de biodigestores para o tratamento dos
resíduos sólidos produzidos pela atividade pecuária.
A Figura 8, mostra a quantidade de unidades rurais que fazem o uso de
biodigestores para o tratamento dos resíduos sólidos. Apesar desse cadastro ser bem
completo ele não abrange a maioria das que fazem uso de biodigestores.
15
Figura 8: Unidades rurais cadastradas que fazem o uso de biodigestores.
Fonte: CIBiogás, 2016.
3.4.1. Comparação do Biogás com Combustíveis Convencionais
Utilizando a metodologia proposta por Barrera (1993) e Gaspar (2013) é
possível fazer uma comparação entre o biogás e outros tipos de combustíveis. Tal
comparação é mostrada na Tabela 2.
Tabela 2: Comparação entre o biogás e outros combustíveis
Combustíveis 1 m3 de biogás equivale a
Lenha (kg) 1,536 Eletricidade (kW) 1,428
Gás Natural Veicular (m3) 0,53 Fonte: Adaptado de BARRERA (1993).
O biogás produzido pode ser utilizado diretamente para a produção de
eletricidade utilizando um sistema de conversão, motor-gerador. Considerando o
panorama nacional da produção de biogás de 8.577,8 m3 por ano e o seu uso direto
16
para a produção de eletricidade, este valor transformado em energia elétrica equivale
a aproximadamente 12 terawatt-hora/ano, o que representa cerca de 2% do consumo
médio brasileiro, presumido em 50 terawatt-hora /ano de energia elétrica (BLEY JR.,
2015).
Para a utilização veicular é fundamental refinar o biogás, isto porque a indústria
automobilística exige um produto de qualidade, isento de impurezas e de alto valor
energético para ser utilizado como combustível. Qualidade essa que não pode ser
exigida do biogás, independente da biomassa a ser digerida, já que em sua
composição sempre terá gás metano, gás carbônico e gases traço (como o gás
sulfídrico), que podem provocar elevada corrosão e até a destruição de um motor
(GOULDING, 2012). Portanto, para o uso veicular é necessário a retirada dos gases
traços e do gás carbônico, com o objetivo de aumentar o poder calorífico do gás, o
que pode acarretar em uma maior autonomia ao veículo.
Em outras palavras, para o uso veicular, é necessário a purificação do biogás
até se obter o biometano, o qual de acordo com a Agência Nacional do Petróleo, Gás
Natural e biocombustíveis - ANP, em sua Resolução Nº 8, de 30.1.2015, é
considerado um biocombustível gasoso constituído essencialmente de metano.
Utilizando o coeficiente de equivalência energético apresentado na Tabela 2,
tem-se que 1 m3 de biometano (biogás purificado) equivale a 0,53 m3 de gás natural,
estimando que toda a produção anual de biogás fosse tratada para ser utilizada como
gás natural veicular (GNV), isso representaria 4,5 bilhões de m3 de GNV no período
de um ano.
3.5. ASPECTOS LEGAIS E REGULAMENTAÇÃO DO BIOGÁS NO BRASIL
No Brasil para que a energia elétrica gerada pela conversão do biogás possa
ter acesso ao sistema de distribuição, esta deve atender as especificações exigidas
pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), em sua resolução normativa
482/2012. Do mesmo modo, para a utilização do biometano como biocombustível
gasoso e o seu uso como GNV, ele deverá atender as especificações criadas pela
ANP, em sua resolução n⁰ 8 de 30.1.2015.
17
3.5.1.Resolução 482/2012 da ANEEL
Uma das grandes vantagens da utilização de biodigestores é a conversão do
biogás gerado em energia elétrica. No entanto, no Brasil, para que essa energia
elétrica possa ter acesso ao sistema de distribuição ela deve atender as
especificações exigidas pela ANEEL, em sua resolução normativa 482/2012. Essa
resolução estabelece as condições gerais para que ocorra o acesso da unidade
produtora, seja ela caracterizada como uma microgeração (unidade geradora com
potência instalada de até 75 kW) ou uma minigeração (unidade geradora com potência
instalada superior a 75 kW e inferior a 3 MW) aos sistemas de distribuição da
concessionaria de energia elétrica local.
Ainda de acordo com a resolução normativa 482/2012 o produtor será
beneficiado pela energia injetada no sistema de distribuição pelo sistema de
compensação de energia elétrica. Esse sistema contabiliza a energia injetada e a
caracteriza como um título de empréstimo gratuito para a distribuidora, passando a
unidade produtora a ter um crédito em quantidade de energia ativa a ser consumida
por um prazo de 60 dias. Assim, o produtor poderá fazer uso dos créditos gerados
para reduzir o valor pago pelo consumo de sua unidade, sendo os créditos válidos por
um período de 60 dias.
3.5.2. Resolução Nº 8 de 30 de janeiro de 2015 da ANP
Criada em 1997 por meio da Lei 9.478, a ANP é uma entidade da administração
federal indireta que tem como finalidade a regulação, contratação e fiscalização das
atividades integrantes da indústria do petróleo, do gás natural e dos biocombustíveis.
Portanto, o biometano por ser considerado um biocombustível derivado da purificação
do biogás deve passar pela regulação e fiscalização da ANP.
A resolução número 8 de 30 de janeiro de 2015, criada pela ANP, tem como
objetivo estabelecer as especificações necessárias para que o biometano oriundo de
produtos e resíduos orgânicos agrossilvopastoris e comerciais possa ser destinado ao
uso como GNV e as instalações elétricas e comerciais.
Após a transformação do biogás em biometano, este deverá apresentar em sua
composição valores entre (90-96) % mol de CH4 e (0-3) % mol de CO2. De acordo
18
com a resolução Nº 8/2015 da ANP, uma vez que a composição do biometano respeite
os limites da Tabela 3, este será tratado de forma análoga ao gás natural, tornando-
se assim, um potencial substituto para o gás natural nas suas diversas aplicações.
Tabela 3: Tabela de especificação do biometano segundo ANP.
Fonte: Adaptado da Resolução ANP número 8, de 30 de janeiro de 2015.
3.6. MECANISMO DE DESENVOLVIMENTO LIMPO (MDL) E O MERCADO DE CRÉDITOS DE CARBONO
Objetivando a redução das emissões de gases que agravem o efeito estufa, o
Protocolo de Quioto determinou que os países estabeleçam programas de redução
da poluição dentro de seus territórios. Para que isto ocorra foi proposto três
mecanismo para auxiliar os países em suas metas ambientais. O primeiro mecanismo
prevê a criação de parcerias entre países na criação de projetos ambientais, o
segundo dá o direito aos países desenvolvidos de comprarem “créditos” dos países
que poluem pouco, o terceiro mecanismo, o único que se aplica ao Brasil é o
Mecanismo de desenvolvimento Limpo (MDL).
O MDL está previsto no artigo 12 do Protocolo de Quioto, no qual foi
estabelecido para conceder créditos (forma de reduções certificadas de emissões –
RCEs) para projetos que reduzam ou evitem emissões nos países em
desenvolvimento. Este envolve ainda a comercialização dos créditos de carbono
(certificados) entre os países em desenvolvimento e desenvolvidos. A Figura 9 mostra
a quantidade de projetos MDL relacionados a produção de suínos ativos no Brasil.
CARACTERÍSTICA LIMITE
Máximo
UNIDADE
Metano 96,5 mín.
% mol.
Oxigênio 0,5 % mol.
CO2 3,0 % mol.
CO2+O2+N2 3,5 % mol.
Enxofre Total 70 mg/m3
Gás Sulfídrico (H2S)
10 mg/m3
Ponto de orvalho de água a 1 atm
-45 ºC
19
Figura 9: Quantidade de projetos MDL no Brasil relacionados a suinocultura.
Fonte: CETESB, 2016.
De acordo com Felipetto (2007) as principais vantagens com o MDL são:
melhoria da qualidade ambiental com o uso de tecnologias limpas, a modernização
das atividades produtivas, além do aumento de investimento de países estrangeiros.
Porém para que um projeto seja elegível no âmbito do MDL, ele deve atender os
seguintes critérios: participação voluntaria; aprovação do pais de origem; atendimento
aos objetivos de desenvolvimento sustentável; redução das emissões de forma
adicional ao que ocorreria na ausência da atividade de projeto MDL; contabilização
das emissões que ocorrem fora dos limites do projeto; consulta a todos os atores que
sofrerão os impactos das atividades do projeto; garantia de não causar impactos
colaterais negativos ao meio ambienta local; produção de benefícios mensuráveis
relacionados com a mitigação da mudança do clima; relação com os gases e setores
definidos no Anexo A do Protocolo de Quioto ou com atividades de projetos de
reflorestamento e florestamento.
A fim de que o projeto receba a certificação das Nações Unidas e seja
classificado como um projeto MDL e suas atividades resultem em RCEs, o mesmo
deve passar pelas seguintes etapas do Ciclo do Projeto: elaboração do Documento
20
de Concepção do Projeto; validação pela Entidade Operacional designada (EOD);
aprovação pela autoridade Nacional Designada (AND); registro no Conselho
Executivo do MDL; monitoramento; Verificação e certificação pela Entidade
Operacional Designada; Emissão das RCEs pelo Concelho Executivo do MDL;
(FELIPETTO, 2007).
Dentro do Documento de Concepção do Projeto deve ser feita a descrição das
atividades, os participantes do projeto e a descrição das metodologias: de linha de
base, do monitoramento, para o cálculo da redução de emissões de gases de efeito
estufa, para o estabelecimento dos limites das atividades de projeto, para o cálculo
das fugas. O Documento de Concepção do Projeto deve conter ainda, a definição do
período de obtenção de créditos, a justificativa para a adicionalidade da atividade de
projeto, o Estudo de Impactos Ambientais (EIA), o Relatório de Impacto Ambiental
(RIMA) e informações quanto a utilização de fontes adicionais de financiamento
(FELIPETTO, 2007).
Sendo o projeto validado pelo EOD e aprovado pelo AND ele será registrado
no Conselho Executivo do MDL e seguira paras as fases de monitoramento,
verificação/certificação e concessão das RCEs.
A linha de base de um projeto MDL representa as emissões de gases de efeito
estufa por fontes que ocorreriam na ausência do da atividade do projeto proposto. A
linha de base deve ser calculada para cada projeto MDL, com uma metodologia
aprovada pelo Conselho Executivo do MDL. As RCEs são calculadas pela diferença
entre as emissões no cenário de linha de base e as emissões verificadas em
decorrência das atividades do projeto de MDL.
Por convenção, cada tonelada de dióxido de carbono equivalente (tCO2e) não
emitida ou retirada da atmosfera por um pais em desenvolvimento, corresponde a um
credito de carbono, que poderá ser comercializado no mercado créditos de créditos
de carbono.
21
4. METODOLOGIA
Este trabalho pode ser classificado como exploratório e descritivo, pelo fato de
envolver pesquisa bibliográfica, análise documental e estudo de caso. De acordo com
Trivinos (1987), a pesquisa descritiva busca apresentar os fatos e fenômenos de
determinada população, enquanto a pesquisa exploratória busca proporcionar uma
maior finalidade, tornando mais explícita a problemática.
Inicialmente, foi realizado um levantamento bibliográfico exploratório em artigos
publicados em revistas científicas, teses, dissertações e livros que abordassem como
tema não só a produção de suínos no Brasil e a cadeia produtiva do biogás em
propriedades rurais – com as possíveis formas de uso para o biogás - mas também a
degradação ambiental causada pela suinocultura e a possibilidade de redução da
emissão de gases produzidos pelos dejetos. Esta pesquisa inicial serviu para criar
uma maior familiaridade com o tema proposto e assim desenvolver os objetivos
específicos. Documentos legais, como leis e pareceres jurídicos que examinaram o
tema da punição pela degradação ambiental e a criação de mecanismos de
desenvolvimento limpo também foram alvo da pesquisa.
A abordagem escolhida para o estudo de caso foi a de pesquisa quantitativa,
onde a amostra de 5000 suínos – matriz produtiva da granja Nápoles, localizada no
município de Toledo, oeste do estado do Paraná - foi considerada como base,
objetivando os cálculos referentes ao potencial de produção de biogás.
Posteriormente foi analisada a viabilidade econômica para implantação de um
empreendimento que visasse o tratamento dos dejetos oriundos da produção de
suínos para a produção de biogás e sua conversão para energia elétrica.
Após o levantamento bibliográfico, foi feito o cálculo da produção de biogás
produzido pela unidade em estudo. Este cálculo foi realizado com base em duas
metodologias, sendo a primeira utilizada pelo Centro Nacional de Referência em
Biomassa (CENBIO) e a segunda utilizada pelo Intergovernmental Panel on Climate
Change (IPCC).
Para a realização da análise econômica buscou-se fazer um levantamento
acerca do investimento inicial necessário para a compra e instalação dos
equipamentos. Também foi feita uma análise a respeito dos custos e benefícios
gerados pelo funcionamento da planta, na qual foram avaliados os custos com mão-
22
de-obra, depreciação e manutenção dos equipamentos, bem como os juros sobre o
capital investido e as receitas geradas pelo projeto.
Por fim, foram analisados os índices financeiros e econômicos, o Payback, o
Valor Presente Líquido (VPL) e a Taxa Interna de Retorno (TIR) para assim concluir
acerca da viabilidade do empreendimento.
4.1. OBJETO DE ESTUDO
O estudo realizado no presente trabalho foi feito utilizando dados de uma
propriedade rural da cidade de Toledo, na região oeste do estado do Paraná.
Considerada a capital do agronegócio do Paraná, o município de Toledo apresenta
um clima subtropical úmido, com temperatura média anual de 21 ºC e uma
precipitação média anual de 155 mm por ano (TOLEDO, 2009).
Figura 10: Imagem de satélite do município de Toleto – PR. Fonte: Google Maps (2016)
A granja Nápoles é considerada uma produtora de médio porte com 5000
suínos que são criados em unidade de terminação (Figura 11). O ciclo produtivo dos
animais na fazenda se inicia com a compra dos leitões, os quais chegam na fazenda
com aproximadamente 25 kg, oriundos de uma unidade de produção de leitões (UPL),
permanecendo em regime de engorda até a sua terminação, momento no qual os
animais atingem aproximadamente 130 kg.
23
Os animais são criados em confinamento total, em instalações abertas
lateralmente, com cobertura de telhas de fibrocimento. Atualmente não há tratamento
para os dejetos dos suínos. É proposto por este trabalho a utilização do biodigestor
como forma de tratamento para os dejetos dos suínos, para a geração de energia
elétrica e diminuição do passivo ambiental. Ressalta-se que, apesar da granja possuir
outros animais, apenas os resíduos da criação de suínos serão tratados no
biodigestor.
Figura 11: Granja produtora de suínos.
Fonte: CIBiogas, 2016.
24
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1. CÁLCULO DA PRODUÇÃO ANUAL DE BIOGÁS
Após um levantamento bibliográfico a respeito das diferentes metodologias
para o cálculo do potencial de produção de biogás, chegou-se ao modelo utilizado
pelo CENBIO e ao modelo utilizado IPCC. Ambos os modelos estão mostrados nos
tópicos seguintes e os resultados obtidos com os dados da granja estão comparados
ao final.
A fim de avaliar o potencial de produção de biogás na granja Nápoles foi
considerado que todos os animais (5.000 suínos) são criados em regime de engorda.
Dentro deste sistema o peso dos animais varia de 25 kg na entrada (quando chegam
a granja) até 130 kg na saída (abate), desta maneira será considerado um peso médio
de 77,5 kg.
5.1.1. Modelo CENBIO
Este modelo se baseia, basicamente, na produção (quantidade de animais) e
na quantidade de dejetos produzidos. Segundo Oliveira (1993) a quantidade de
dejetos produzido por um suíno é um dado fundamental para a estimativa de
produção, e depende da fase de desenvolvimento do suíno. Como afirmado
anteriormente, neste trabalho foi considerado que os suínos apresentam em média
77,5 kg, e que ainda, de acordo com Oliveira (1993), um animal deste porte produz
cerca de 2,3 kg/dia de dejetos (Tabela 4).
Tabela 4: Estimativa do peso médio dos dejetos produzidos para as diferentes fases de
maturação dos suínos.
CATEGORIA ESTERCO (Kg/dia)
Suínos 25 a 100kg 2,3
Porcas gestação 3,6
Leitões na Creche 0,35
Fonte: Adaptado de OLIVEIRA (1993).
25
Para o cálculo da quantidade total de dejetos produzidos na granja, utiliza-se a
Equação 2:
𝑄𝑑𝑒𝑗𝑒𝑡𝑜𝑠 = 𝑁𝑎𝑛𝑖𝑚𝑎𝑖𝑠 × 𝑀𝑑𝑒𝑗𝑒𝑡𝑜𝑠 (2)
sendo:
Qdejetos: quantidade de dejetos produzidos diariamente (kg/dia);
Nanimais: número de animais criados (5.000 animais);
Mdejetos: média de dejetos produzidos por animal (2,3 kg/dia).
Assim, utilizando a Equação 2 temos que a quantidade de dejetos produzidos
por dia é de aproximadamente 11.500 kg.
Barreira (1993) afirma, que no caso de dejetos suínos como matéria prima, a
produção de 1 m3 de biogás requer 12 kg de dejetos. Sendo assim, pode-se calcular
a quantidade de biogás gerado diariamente pela Equação 3:
𝑉𝐵𝑖𝑜𝑔á𝑠 =𝑄𝑑𝑒𝑗𝑒𝑡𝑜𝑠
12 (3)
sendo:
VBiogás: volume de biogás produzido diariamente (m3/dia);
Qdejetos: quantidade de dejetos produzidos diariamente (kg/dia).
Para uma criação de 5.000 suínos, temos que a quantidade de biogás gerado
diariamente é de aproximadamente 958,3 m3. No entanto, segundo Monteiro (2015)
deve-se considerar que os biodigestores, em geral, podem apresentar falhas em seu
processo, por isso deve-se levar em consideração possíveis perdas de gases para a
atmosfera. Ainda de acordo com o autor, o potencial de falha pode variar de 22% até
27%. Para este trabalho o potencial de falha adotado foi de 22%, sendo assim o
cálculo do volume diário de biogás produzido será calculado pela Equação 4:
𝑉 = 0,78 × 𝑉𝐵𝑖𝑜𝑔á𝑠 (4)
Assim o valor corrigido para a produção diária de biogás como sendo 747,5 m3
de biogás.
A produção anual poderá ser estimada multiplicando a Equação 4 pelo tempo
de disponibilidade da planta. Considerando que a disponibilidade dos dejetos é
constante e que o biodigestor pode injetar biogás no grupo gerador durante todo o
26
ano, porém é necessário a manutenção periódica dos processos (biodigestor ou grupo
gerador) para a preservação e prolongamento da vida útil dos equipamentos. Assim,
ao considerar que o tempo de funcionamento da planta (Tdisponibilidade) será de 300 dias
por ano, funcionando numa média de 25 dias por mês (Equação 5)
𝑉𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 = 𝑉𝐵𝑖𝑜𝑔á𝑠 × 𝑇𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (5)
A produção estimada anual será de 224.250,00 m3 de biogás/ano.
5.1.2. Modelo IPCC
De acordo com os procedimentos especificados no Guia de Boas Práticas
sobre Gases de Efeito Estufa (GEEs) do IPCC nível 2, a quantidade de metano
liberada para a atmosfera é influenciada pela quantidade de dejetos produzidos por
animal e a fração desses dejetos que se decompõe anaerobicamente depende de
como os dejetos são manejados.
A seguir foi apresentado o memorial de cálculo da produção de biogás (Vbiogás),
em m3/ano. Todos os cálculos foram realizados com base no IPCC (2006), utilizando
a metodologia, AMS.III.D versão 14 – captura de metano em sistemas de gestão de
dejetos animais da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima
(UNFCCC).
Primeiramente, foi calculado a quantidade de sólidos voláteis da população
estudada (VSLT,y). Este cálculo deve ser realizado para cada categoria de suíno, uma
vez que as tabelas apresentadas, no anexo 10.A.2 do capítulo 10 do volume 4 do
IPCC (2006), estão divididas de acordo com o tipo de criação do animal.
Para os devidos fins deste trabalho está sendo considerada que toda a criação
da granja Nápoles é criada em regime de engorda (abate), então apenas a Tabela
10A-7 (Anexo I) foi considerada.
𝑉𝑆𝐿𝑇,𝑦 = (𝑊𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙
𝑊𝑝𝑎𝑑𝑟𝑎𝑜) × 𝑉𝑆𝑝𝑎𝑑𝑟𝑎𝑜 × 𝑛𝑑𝑦 (6)
27
onde:
VSLT,y = sólidos voláteis da população “LT” no sistema de manejo de dejeto
animal no ano “y” (com base no peso da matéria seca, kg de matéria
seca/animal/ano);
Wlocal = peso médio dos animais da população em estudo (Wsite =77,5 kg);
Wpadrao = peso médio do animal de uma população definida. Esse dado é
retirado do IPCC (2006) e vale 50 kg;
VSpadrao = valor padrão para a taxa de excreção de sólidos voláteis por dia com
base na matéria seca para uma população definida (kg matéria
seca/animal/dia), para os suínos de corte VSpadrao = 0,27.
ndy = número de dias no ano em que a estação esteve em funcionamento (300
dias);
Na Tabela 5 estão apresentados os dados utilizados, assim como o resultado do
cálculo dos sólidos voláteis.
Tabela 5: Resultado para o cálculo do valor dos sólidos voláteis.
Wlocal
Wpadrao
VSpadrao
(kg matéria
seca/animal/dia)
ndy
(dias)
VSLT,y
(Kg de matéria
seca/animal/ano)
Granja Nápoles 77,5 kg 50 kg 0,27 300 125,55
Em seguida, foi possível determinar a produção de biogás na granja Nápoles.
O cálculo foi feito utilizando a Equação 7. O resultado para o cálculo da produção está
apresentado na Tabela 6.
𝑉𝑏𝑖𝑜𝑔á𝑠 = 𝑁𝐿𝑇,𝑦 × 𝑉𝑆𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 × 𝑀𝑆%𝐵𝐼.𝑗 × 𝑛𝑑𝑦 × 𝐵𝑆𝑉 × 0,78 (7)
onde:
NLT,y = número médio de animais do tipo “LT” no ano “y” (NLT,y = 5.000, para a
granja estudada).
VSlocal = razão entre VSLT,y e o ndy.
28
MS%BI,j = fração do dejeto manipulada no sistema de manejo “j” da linha de
base. Considerando que 100% do esterco suíno produzido é encaminhado para
o tratamento (MS%BI,j = 1).
ndy = número de dias no ano em que a estação esteve em funcionamento (300
dias);
BSV = valor da taxa de biogás por sólidos voláteis (0,45 m3 biogás/ kg de SV).
Tabela 6: Resultados para o cálculo da produção anual de biogás (modelo IPCC,2006).
NLT,y VSlocal
(kg matéria
seca/ dia)
ndy
(dias de
operação da
planta)
MS% BSV
(m3biogas/kg
material seco)
Vbiogas
(m3biogás/ano)
Granja Nápoles 5000 0,4185 300 1 0,45 220.340,25
5.1.3. Comparação entre o Modelo CENBIO e o modelo IPCC
A partir dos resultados obtidos nos modelos matemáticos foi possível comparar
os resultados dos cálculos para a produção de biogás (Tabela 7).
Tabela 7: Comparação entre os modelos para a produção anual de biogás.
Modelos Produção Anual de Biogás (m3/ano)
CENBIO 224.250,00
IPCC 220.340,25
Apesar do modelo IPCC ter apresentado a menor estimativa este apresenta um
resultado mais preciso, já que as equações são utilizadas para cada categoria de
suíno e depende, além da quantidade de animais e dejetos produzidos, da forma pela
qual os dejetos são manejados (fração que se decompõe anaerobicamente).
De agora em diante, para dar continuidade ao presente trabalho, apenas o valor
calculado pelo Modelo IPCC para a produção anual de biogás foi considerado.
29
5.2. CALCULO DA QUANTIDADE DE CARBONO EQUIVALENTE
5.2.1. Potencial de Dano Global
De acordo com Signorini (2008), o potencial de dano global (GWP) permite
saber o quanto de dano ambiental foi gerado pela emissão de cada um dos gases de
efeito estufa. Em outras palavras o GWP significa o quanto um gás aumenta o efeito
estufa, se comparado com a mesma quantidade de CO2 emitida ao mesmo tempo.
Ter conhecimento desse potencial é essencial para a estimativa da quantidade de
carbono equivalente evitado, uma vez que a quantidade de carbono equivalente pode
ser definida pela Equação 8:
𝐶𝑂2𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝐺𝑊𝑃𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 × 0,2727 (8)
onde, 0,2727 é a quantidade de carbono equivalente referente a 1 kg de CO2.
Segundo Signorini (2008) a molécula de metano tem um potencial de causar danos
ao meio ambiente 21 vezes maior que o dióxido de carbono, o que implica dizer que
1 kg de metano tem o mesmo efeito que 21 kg de dióxido de carbono - ou seja
GWPmetano = 21.
5.2.2. Reduções de Emissões do Projeto
A quantidade de emissões do projeto foi determinada de acordo com a
metodologia AMS-IIID, IPCC(2006). De acordo com a metodologia, primeiramente foi
calculado as emissões de linha de base (BEy), utilizando a Equação 9. A Equação 9
leva em consideração o uso da quantidade de esterco animal, que na ausência do
projeto, se decomporia anaerobicamente, emitindo assim metano para a atmosfera.
𝐵𝐸𝑦 = 𝐺𝑊𝑃𝐶𝐻4 × 𝜌𝐶𝐻4 × 𝑈𝐹𝑏 × ∑ 𝑀𝐶𝐹𝑗𝑗,𝐿𝑇 × 𝐵0,𝐿𝑇 × 𝑁𝐿𝑇,𝑦 × 𝑉𝑆𝐿𝑇,𝑦 × 𝑀𝑆%𝐵𝐼,𝑗 (9)
onde:
BEy - emissões da linha de base no ano “y”; GWPCH4 - potencial de aquecimento global
(GWP) do CH4; ρCH4 - densidade do CH4 a uma temperatura de 20 ºC e 1 atm de
pressão); MCFj - fator de conversão anual do metano; B0, LT - potencial máximo de
metano produzido pelos sólidos voláteis no dejeto; NLT,y - número médio de animais
do tipo “LT” na granja estudada); MS%Bl,j - fração do dejeto manipulada no sistema de
manejo “j” da linha de base; UFb - fator de correção para incertezas; LT - índice para
30
todos os tipos de populações de animais; j - índice do sistema de manejo de dejetos
do animais.
Conforme as descrições realizadas, os parâmetros e resultados do cálculo da
redução de emissões do projeto estão expressas na Tabela 8.
Tabela 8: Parâmetros e resultados para o cálculo da redução de emissões.
Quantidade de Animais
VSLT,y
(Kg de matéria
seca/animal/dia)
B0, LT
(CH4/kg de
matéria seca)
ρCH4
(t/m3) UFb MCFj GWPCH4 BEy
(tCO2e/ano)
5.000 0,4185 0,45 0,00067 0,94 0,76 21 2.214,77
Os parâmetros foram obtidos no Guia de Boas Práticas sobre Gases de Efeito
Estufa-IPCC(2006), Tabela 10A-7 e variam de acordo com a temperatura média local,
espécie e dieta de cada suíno. Foi considerado que 100% do esterco suíno produzido
na granja é encaminhado para o tratamento, portanto o valor de MS%Bl,j foi adotado
como sendo 1. O cálculo do VSLT,y foi demonstrado na seção 5.1.2, Equação 6.
Analisando a Tabela 8, observou-se que a criação de 5.000 suínos, em regime
de engorda, gerou um valor de 2.214,77 toneladas de gás carbônico por ano base.
5.2.3. Créditos de Carbono
Assumindo que todo o biogás gerado pelo biodigestor será utilizado para a
geração de energia elétrica e o excedente queimado, o projeto conseguirá reduzir,
quase que por completo, a emissão direta de metano, gerado pela atividade de criação
de suínos na granja Nápoles.
Pelo modelo IPCC observou-se que 2.214,77 toneladas de carbono
equivalente deixam de ser lançados na atmosfera anualmente. Valor esse que
deixando de ser liberado diretamente na atmosfera torna-se apto para ser convertido
em créditos de carbono, e posteriormente comercializado, gerando um lucro extra
para o proprietário. Como um crédito de carbono equivale a uma tonelada de carbono
equivalente, obtém-se então 2.214 créditos de carbono gerados.
31
5.3. ANÁLISE ECONÔMICA DO EMPREENDIMENTO
A produção de biogás depende das condições de manutenção do biodigestor e
do resíduo (CERVI, 2010). A produção de biogás da Granja Nápoles foi determinada
(modelo IPCC) como sendo de 220.340,25 m3/ano. O biogás produzido será utilizado
diretamente para a conversão de energia elétrica pelo grupo gerador.
Desse modo, para a realização da análise econômica da produção de biogás
para a geração de energia elétrica buscou-se fazer um levantamento acerca do
investimento inicial necessário para a compra e instalação do grupo gerador e do
biodigestor. Também foi feito uma análise dos custos para o funcionamento da planta,
na qual foram levantados os custos com mão-de-obra para a operação da planta,
depreciação e manutenção dos equipamentos, bem como os juros sobre o capital
investido.
As receitas geradas serão referentes ao uso de eletricidade e venda de créditos
de carbono. Com estes fatores estabelecidos, o fluxo de caixa relativo ao
empreendimento foi montado e foi possível determinar os índices financeiros e
econômicos como, Payback, Valor Presente Líquido (VPL) e Taxa Interna de Retorno
(TIR) e assim concluir acerca da viabilidade do empreendimento. O Payback é
utilizado para estimar o tempo para a recuperação de um investimento, já o VPL é
utilizado para avaliar a viabilidade do investimento ao longo de determinado período.
5.3.1. INVESTIMENTO INICIAL
O investimento inicial (Tabela 9) engloba as despesas com a compra e
instalação do grupo gerador e do biodigestor. O investimento inicial ainda engloba as
despesas com construção civil, mão de obra e as melhorias com instalações elétricas
para a instalação do grupo gerador.
O grupo gerador escolhido para o projeto foi o modelo GMWM 120, com
capacidade nominal de geração de 96 kVA. O consumo específico de biogás pelo
grupo gerador foi fornecido pelo vendedor e equivale a 66 m3 de biogás/hora. Com
um tempo médio de utilização de 10 horas por dia (das 8 às 18 h), o sistema é utilizado
25 dias por mês, o que ao longo do ano resulta em 3.000 horas de operação e um
consumo de 198.000,00 m3 de biogás/ano.
32
Tabela 9: Investimento inicial
INVESTIMENTO INICIAL Valor Inicial(R$)
Grupo Gerador 165,527.00
Biodigestor 85,000.00
Abrigo Gerador 1,672.98
Instalações Elétricas 3,655.23
Mão-de-obra 2,505.00
TOTAL 258,360.20
O biodigestor adquirido é do modelo Canadense e possui 40 metros de
comprimento, 10 metros de largura e 4 metros e em seu preço já está incluso o valor
referente a lagoa secundária, a instalação e o queimador de gás. Na Tabela 9, pode-
se observar que o grupo gerador foi o bem adquirido de maior valor econômico, o
investimento relativo a sua compra representa cerca de 64% de todo investimento
inicial realizado. Sendo assim, as medidas para a manutenção e periodicidade deste
equipamento devem ser cuidadosamente respeitadas para não comprometerem o
projeto.
5.3.2. CUSTOS
A avaliação dos custos foi realizada de forma anual, considerando os custos
fixos e os custos variáveis. Os custos fixos são aqueles que não sofrem alteração,
independente do aumento ou diminuição da produção. Foram assim classificados os
custos referentes à depreciação dos equipamentos e aos juros sobre o capital. Já os
custos variáveis mudam diretamente de acordo com o aumento ou diminuição da
produção. Sendo assim, os custos com manutenção e operação do sistema foram
considerados como sendo variáveis.
5.3.2.1. Depreciação dos Equipamentos
Para o cálculo do custo referente a depreciação dos equipamentos foi utilizado
o método da depreciação linear (Equação 10), que leva em consideração os gastos
com materiais depreciáveis, o valor final do ativo e a vida útil para cada equipamento
comprado. A Tabela 10 especifica o valor de depreciação para cada equipamento
utilizado.
33
𝐷𝑒𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑎çã𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝐴𝑡𝑖𝑣𝑜−𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝐴𝑡𝑖𝑣𝑜
𝑉𝑖𝑑𝑎 𝑢𝑡𝑖𝑙 (10)
Tabela 10: Custo de depreciação dos equipamentos.
EQUIPAMENTO/MATERIAL VALOR INICIAL (R$)
VIDA ÚTIL (ANOS)
DEPRECIAÇÃO (R$/ano)
Grupo Gerador 165.527,00 10 16.552,70
Biodigestor 85.000,00 12 7.083,33
Abrigo para o Gerador 1.672,98 20 83,65
Instalações Elétricas 3.655,23 10 365,52
TOTAL 24.085,20
Os valores de revenda dos equipamentos não foram obtidos, por isso os
valores finais de cada equipamento não foram considerados para o cálculo de
depreciação.
5.3.2.2. Juros sobre o capital
Para a realização do cálculo dos juros sobre o capital (Tabela 11), foi utilizado
a taxa de desconto do Plano ABC, que de acordo com o Banco Nacional do
Desenvolvimento (BNDES), possui uma taxa de juros de 8,0% ao ano e com prazo de
pagamento de até 10 anos (incluindo carência de até 5 anos), para produtores que se
enquadrem como beneficiários do Programa Nacional de Apoio ao Médio Produtor
Rural (BNDES, 2016). De acordo com Bauer (2008) o cálculo dos juros sobre o capital
pode ser calculado pela Equação 11, abaixo.
𝐽𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑑𝑜 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑛𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜−𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜
2× 𝑡𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑗𝑢𝑟𝑜𝑠 (11)
34
Tabela 11: Juros sobre o capital investido.
EQUIPAMENTO/MATERIAL VALOR INICIAL (R$)
TAXA DE JUROS (% /ano)
JUROS (R$/ano)
Grupo Gerador 165.527,00 8.00 6.621,08
Biodigestor 85.000,00 8.00 3.400,00
Abrigo para o Gerador 1.672,98 8.00 66,92
Instalações Elétricas 3.655,23 8.00 146,21
TOTAL 10.234,21
5.3.2.3. Manutenção
O levantamento dos custos com manutenção foram feitos com base nas
informações obtidas a respeito dos cuidados e da periodicidade para manutenção de
cada componente do grupo gerador. Os dados estão expressos na Tabela 12.
Tabela 12: Manutenção do grupo gerador
COMPONENTE TEMPO PARA A MANUTENÇÃO
CUSTO DE OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO
CUSTO ANUAL DE OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO
Óleo lubrificante Troca do Óleo a cada 100 horas
100,00 3.000,00
Filtro de óleo
Troca do filtro de Óleo a cada 400 horas
55,00 412,50
Sistema de Combustível
Limpeza dos Filtros a cada 200 horas
15,00 225,00
Limpeza da Válvula de gás a cada 2.000 horas
15,00 22,50
Filtro de Ar
Limpeza a cada 1.000 horas 15,00 45,00
Troca do Filtro de Ar a cada 2.000 horas
100,00 150,00
Sistema de Refrigeração
Troca do liquido refrigerante a cada 1.000 horas
330,00 990,00
Alternador
Troca da Correia a cada 1.000 horas
270,00 810,00
Troca dos rolamentos a cada 2.000 horas
170,00 255,00
Rolamento do Gerador
Lubrificar a cada 1000 horas 120,00 360,00
TOTAL 6.270,00
Fonte: Estimativa para tempo de troca de acordo com CERVI (2010), de acordo com as Empresas especializadas locais.
35
Os custos com a manutenção dos equipamentos são essenciais para o bom
funcionamento do sistema e o prolongamento da sua vida útil. Apenas o custo de
manutenção do grupo gerador foi considerado por esse ser o equipamento com o
maior número de peças e ser o que requer manutenção.
5.3.2.4. Mão-de-obra para a operação do sistema
A operação da planta ocorre ao longo de 300 dias por ano e exige a presença
de um funcionário responsável pela ignição e desligamento do grupo gerador. Deste
modo, o custo com mão-de-obra para a operação do sistema foi considerado como
sendo o salário pago para um funcionário da granja, ao longo de um ano. Este custo
é de R$8.800,00 reais por ano, considerando o valor do salário mínimo (R$ 880,00)
para o ano de 2016.
5.3.3. RECEITAS
5.3.3.1. Energia elétrica
Os benefícios da geração de eletricidade do grupo gerador foram expostos
como sendo a receita auferida do projeto, renda que se deixa de transferir para a
concessionária, uma vez que a energia elétrica gerada na Granja não é
comercializada, apenas utilizada para consumo próprio. A propriedade possui um
consumo médio de cerca de 12.000 kWh por mês, equivalente a 144.000 kWh/ano e
como a propriedade se enquadra na tarifa B2 rural da Companhia Paranaense de
Energia (Copel), a tarifa por kWh é de cerca de R$0,45 (inclusos os impostos) não
tendo distinção entre horário de ponta ou fora2, e o benefício resultante ao longo de
um ano é de R$ 64.800,00.
2 Horário de ponta, conhecido como o “horário de pico”, é o período durante o qual o consumo
de energia elétrica da região tende a ser maior. Geralmente é composto de 3 horas diárias
consecutivas, definidos pela distribuidora de energia elétrica local. Já o período conhecido
como “horário fora de pico”, é o intervalo de tempo que não o de três horas consecutivas
definidas no horário de ponta.
36
5.3.3.2. Créditos de Carbono
Os 2.214 créditos de carbono gerados pelo projeto, podem ser comercializados
no mercado de carbono. Fazendo a projeção para um projeto MDL com duração de
10 anos, as reduções certificadas gerariam cerca de 22.140 tCO2equivalente. De
acordo com o sitio digital Investing.com, no mês de outubro de 2016, os créditos de
carbono foram negociados a 5,5 Euros. No mesmo período a cotação do Euro era de
R$ 3,45. Assim é possível realizar uma estimativa para uma possível receita
proveniente da comercialização desses créditos.
Considerando que os valores recebidos pela venda de créditos de carbono
serão fixados por contrato, valores constantes para um projeto MDL com 10 anos de
duração, ficará em torno de R$ 420.106,00. Subtraindo os custo com consultoria
externa para a validação da granja como um projeto MDL e contrato com a empresa
responsável pelas vendas dos créditos de carbono, estima-se que o lucro do
proprietário será de, aproximadamente, R$38.000,00 por ano.
5.3.4. FLUXO DE CAIXA
Estabelecidos os custos e benefícios do sistema, o fluxo de caixa do projeto
pode ser calculado. Para a modelagem do fluxo de caixa do projeto foi considerado o
intervalo temporal como sendo de dez anos (de 2016 até 2026). Este prazo permite
um horizonte factível para a obtenção e a quitação dos financiamentos com o BNDES
e também para a atração de capital privado. A taxa mínima de atratividade
considerada para o projeto é de 8,0% ao ano, valor igual a taxa de juros aplicada pelo
BNDES.
A Tabela 13 mostra todos os dados referentes aos dez anos do investimento.
Para efeito de cálculo e simulação do processo inflacionário, foram utilizados valores
de 6,5% e 5,5% ao ano como indicadores de inflacionários para o segundo e terceiro
ano de projeto. Para os demais anos foi utilizado um indexador de 4,5% ao ano.
37
Tabela 13: Fluxo de caixa completo do projeto.
DADOS Ano 0 Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5 Ano 6 Ano 7 Ano 8 Ano 9 Ano 10
INFLAÇÃO 7% 6,5% 5,5% 4,5% 4,5% 4,5% 4,5% 4,5% 4,5% 4,5%
TAXA DE JUROS 8%
INVESTIMENTO 258.360,20
RECEITA OPERACIONAL
ENERGIA ELETRICA 64.800,0 69.012,0 72.807,7 76.084,0 79.507,8 83.085,6 86.824,5 90.731,6 94.814,5 99.081,2
CREDITOS DE CARBONO
38.000,0 38.000,0 38.000,0 38.000,0 38.000,0 38.000,0 38.000,0 38.000,0 38.000,0 38.000,0
RECEITA TOTAL 102.800,0 107.012,0 10.807,6 114.084,0 117.507,7 121.085,6 124.824,4 128.731,5 132.814,5 137.081,1
CUSTO OPERACIONAL
(-) FIXOS Depreciação 24.085,2 25.650,7 27.061,5 28.279,3 29.551,8 30.881,7 32.271,3 33.723,5 35.241,1 36.827,0
Juros 10.234,2 10.899,4 11.498,9 12.016,3 12.557,0 13.122,1 13.712,6 14.329,7 14.974,5 15.648,4
(-) VARIAVEIS Manutenção 6.270,0 6.677,5 7.044,8 7.361,8 7.693,1 8.039,3 8.401,0 8.779,1 9.174,1 9.587,0
Mao de Obra 8.800,0 9.372,0 9.887,4 10.332,4 10.797,3 11.283,2 11.790,9 12.321,5 12.876,0 13.455,4
CUSTO TOTAL 49.389,4 52.599,7 55.492,7 57.989,8 60.599,4 63.326,4 66.176,0 69.154,0 72.265,9 75.517,9
LUCRO NOMINAL 53.410,5 54.412,2 55.314,,9 56.094,1 56.908,3 57.759,2 58.648,4 59.577,5 60.548,5 61.563,2
VALOR PRESENTE (VP) 49.454,2 46.649,6 43.910,7 41.230,8 38.730,8 36.398,1 34.220,7 32.187,9 30.289,3 28.515,7
SALDO DO INVESTIMENTO
208.905,9 162.256,2 118.345,4 77.114,5 38.383,6 1.985,5 32.235,2 64.423,1 94.712,4 123.228,1
38
Para os valores referentes a venda de créditos de carbono não foi feito o
reajuste dos preços pelos índices inflacionários, dado que os valores de
comercialização serão fixados por contrato, sem correção pela inflação.
Depois de demonstrado o fluxo de caixa, com projeções para dez anos, foi
possível o cálculo dos índices financeiros e econômicos, Payback, Valor Presente
Líquido (VPL) e Taxa Interna de Retorno (TIR).
5.3.4.1. Payback
O Payback é uma ferramenta que leva em consideração a distribuição do fluxo
de caixa no tempo e é utilizada a fim de determinar o tempo necessário para a
recuperação de um investimento realizado. Segundo Gitman (2007), o Payback pode
ser considerado uma medida de exposição a risco, já que quanto maior o Payback,
maior o tempo para o retorno financeiro, ou seja, maior o risco.
Baseado no fluxo de caixa da Tabela 13, o Payback calculado foi de 6 anos (72
meses). É possível visualizar na Tabela 13 que o saldo do investimento permanece
negativo até o sexto ano do projeto. Isto quer dizer que o tempo necessário para a
recuperação do investimento está entre o sexto e o sétimo ano de projeto, o que
condiz com o resultado encontrado. O prazo de retorno de 6 anos é satisfatório, se
comparado com outros investimentos no ramo de geração de energia elétrica.
5.3.4.2. Valor Presente Líquido (VPL)
De acordo com Nogueira (2001), o VLP é um indicativo que permite avaliar o
quanto um processo é viável durante sua vida útil. O VLP é dado pela diferença do
valor atual dos benefícios e dos custos. Pode ser calculado utilizando a Equação 12.
𝑉𝑃𝐿 = ∑𝐵𝑖−𝐶𝑖
(1−𝑟)𝑖𝑛𝑖=0 (12)
onde:
Bi é o benefício do projeto, dado em unidades monetárias;
Ci é o custo do projeto, em unidades monetárias;
r é taxa de juros, em %.
39
A interpretação dos valores de VPL ocorre da seguinte maneira:
Para valores de VPL > 0, o empreendimento estaria tendo um retorno maior
que o retorno mínimo exigido, sendo assim, o projeto classificado como um projeto
viável. Para VPL = 0, o empreendimento estaria obtendo um retorno exatamente igual
ao retorno mínimo exigido, ou seja, seria indiferente em relação ao projeto. Valores
de VPL< 0, significa que o empreendimento estaria tendo um retorno menor que o
retorno mínimo exigido, sendo assim classificado como um projeto inviável.
O VPL calculado para o projeto foi de R$123.228,19 (cento e vinte três mil
duzentos e vinte e oito reais e dezenove centavos), de acordo com a Equação 12.Tal
resultado comprova a viabilidade do projeto.
5.3.4.3. Taxa Interna de Retorno (TIR)
Segundo Gitman (2005), a Taxa Interna de Retorno (TIR) é uma taxa que anula
o VPL, de outra forma, o TIR iguala VPL de um fluxo de caixa antecipado aos custos
do projeto. Souza e Clemente (2008) propõem a utilização do TIR como medida de
risco, na qual a sua proximidade ou distância em relação a Taxa Mínima de
Atratividade (TMA) pode representar o risco ou a segurança de um projeto. O TIR
pode ser calculado pela equação (13), abaixo:
𝑇𝐼𝑅 = ∑𝐹𝐶𝑖
(1+𝑟)𝑖𝑛𝑖=0 (13)
onde:
FCi é o fluxo de caixa do período i;
i é a duração do projeto;
r é a taxa interna de juros, em %.
A interpretação dos valores de TIR ocorre da seguinte maneira:
Valores de TIR > TMA classificaria o projeto como atrativo e ficando o projeto
classificado como não atrativo para valores de TIR < TMA, o que pode acarretar na
reprovação do projeto, já que a taxa de retorno do investimento estaria sendo menor
que a taxa mínima de atratividade (GITMAN, 2005). Ainda de acordo com Souza e
Clemente (2008), o risco do investimento pode ser melhor visualizado pela razão entre
TMA/TIR em uma escala de 0 a1, na qual 1 representaria o risco máximo. Para os fins
40
deste trabalho, foi adotado uma taxa mínima de atratividade (TMA) igual a taxa de
juros, 8,0% ao ano.
A TIR para o investimento foi calculado, utilizando a equação (13), como sendo
de 8,7% ao final do período analisado. Como o TIR é superior a TMA, o projeto é
caracterizado como sendo atrativo, apesar de apresentar um risco alto para
investimento, uma vez que a razão TMA/TIR encontrada foi de 0,92.
Foram simulados cenários de tempo de operação do gerador, para relacionar
o tempo de operação com os indicadores econômicos. Para a elaboração da tabela
(14), que apresenta os dados obtidos para as simulações, foi considerado que a
energia gerada deve ser suficiente para suprir toda a demanda de eletricidade da
propriedade (12.000 kW/mês). Portanto, foi calculado que o tempo mínimo como
sendo de 7 horas para a operação do grupo gerador.
Tabela 14: Simulação para o tempo de operação do grupo gerador
Os dados da Tabela 14 mostram que o Payback e o VPL são diretamente
proporcionais ao tempo de operação do projeto, já a TIR é inversamente proporcional.
Isso ocorre em razão do custo de manutenção decrescer conforme a redução do
tempo de operação. Apesar dos indicadores demonstrarem que o projeto acaba se
tornando mais viável e atrativo, a razão TMA/TIR ainda revela que o investimento
apresenta um alto risco.
Outro cenário simulado foi para a comercialização dos créditos de carbono. O
projeto em nenhum momento, considerando o período de 10 anos, se mostrou viável
e atrativo sem a venda dos créditos de carbono.
Operação Gerador
(Horas/dia)
Energia Gerada
(kW/mês)
Venda de Créditos de
Carbono
Playback (Anos)
VPL (Reais)
TIR TMA/TIR
10 19.250,00 SIM 6,0 123.228,19 8,7% 92%
9 17.325,00 SIM 5,9 128.379,29 9,0% 88%
8 15.400,00 SIM 5,8 133.530,39 9,4% 85%
7 13.475.,00 SIM 5,7 138.681,50 9,7% 82%
41
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho buscou dentro da conceituação teórica discutir elementos
que justifiquem o emprego do biogás em uma propriedade rural. Tendo o aspecto
ambiental como o principal benefício, o tratamento anaeróbico dos resíduos sólidos
oriundos da atividade pecuária pode proporcionar também benefícios econômicos
para o proprietário rural.
Constatou-se que na unidade em estudo, Granja Nápoles, localizada no oeste
paranaense, cerca de 11.500 kg de resíduos sólidos são produzidos diariamente,
apenas na criação de suínos, e o manejo indevido desses resíduos pode acarretar
tanto a contaminação do lençol freático quanto de leitos de rios próximos, podendo
causar a eutrofização dos mesmos.
Seguindo a tendência dos novos empreendimentos na área de biogás, os quais
são projetados em função de estimativas de produção de biogás por meio de modelos
matemáticos, o trabalho analisou por meio de dois modelos (modelo CENBIO e o
modelo IPCC) o potencial de produção de biogás anual para a unidade rural em
estudo. Para o modelo CENBIO calculou-se um potencial de 224.250,00 m3 de
biogás/ano e para o modelo IPCC o valor foi de 220.340,25 m3 /ano. Essa diferença
entre os dois modelos se dá pelo fato do modelo IPCC levar em consideração, não
apenas a quantidade de animais e dejetos produzidos, mais também a forma a qual
os dejetos são manejados (fração que se decompõe anaerobicamente), sendo assim,
pode ser considerado o modelo que apresenta uma maior precisão, comparado com
o modelo CENBIO.
Para a análise a respeito da viabilidade econômica do projeto, primeiramente,
foi levado em consideração a produção de biogás, o tempo de operação do grupo
gerador (10 h/dia) e a disponibilidade da planta. Calculou-se a produção de energia
elétrica como sendo de 19.250,00 kWh/mês. Essa energia é suficiente para suprir toda
a demanda da propriedade e ainda pode ser injetada na rede elétrica local e utilizada
de acordo com o sistema de compensação, resolução 482/2012 da ANEEL. Os
benefícios do uso dessa energia chegam a R$64.800,00 por ano para o proprietário.
Esse benefício é diretamente proporcional a tarifa cobrada pela companhia de energia
elétrica, o que faz com que o investimento seja mais interessante quanto maior for a
o valor da tarifa cobrada.
42
As simulações mostraram que ao considerar o tempo de funcionamento do
grupo gerador como sendo igual a 7 h/dia, o projeto apresentará um Payback curto,
de 5,7 anos, VPL de R$138.681,50 e a TIR de 9,7% tornando o projeto
economicamente viável e atrativo. No entanto, o estudo a respeito da viabilidade
econômica do projeto demonstrou que para um investimento de R$258.360,20,
incluindo todos os gastos com a compra e instalação de equipamentos como gerador
e o biodigestor, é essencial que haja a comercialização dos créditos de carbono. Para
tal fim foi considerado a inclusão da propriedade na categoria de Mecanismo de
Desenvolvimento Limpo e assim os créditos de carbono gerados pelo projeto serão
comercializados no mercado especializado. Foi estimado que a renda liquida pelas
vendas de créditos será de aproximadamente R$38.000,00 por ano.
Portanto, a implantação de um sistema de geração de energia elétrica na
propriedade em questão, utilizando biogás, somente se torna viável se houver a
inclusão do projeto na categoria de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, para que
ocorra a venda dos créditos de carbono.
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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ANEXO I: TABELA 10-7 : Fator de emissão de metano para manejo de dejetos de suínos (IPCC, 2006)
