Energia produzida por meio do produto pode ser vendida e consumida pela própria usina; substituição do diesel também é vantajosa
Açúcar, etanol e energia: grande parte do mix de produtos das sucroenergéticas contém estes três itens. Como uma das buscas das empresas é justamente a diversificação da receita, aumentar a gama de produtos pode ser um caminho.
Atualmente, uma possibilidade que vem ganhando força é o biogás, utilizado para a geração de energia elétrica ou térmica e para a produção de biometano, combustível que pode substituir o diesel.
Obtido por meio de resíduos orgânicos, o biogás pode ser produzido a partir de diversas biomassas industriais e agroindustriais. No caso das usinas sucroenergéticas, há o emprego principalmente da vinhaça e da torta de filtro, embora também seja possível utilizar palhas e pontas da cana-de-açúcar.
Para dimensionar o potencial do produto, o diretor de negócios da SebigasCótica, Lorenzo Pianigiani, realizou um estudo baseado em uma usina hipotética padrão. A análise levou em conta uma capacidade de moagem de 3 milhões de toneladas de cana por safra e um mix de produção dividido igualmente entre açúcar e etanol.
Ele detalha que uma usina nestes moldes teria uma produção de cerca de 1,3 milhões de toneladas de vinhaça e 110 mil toneladas de torta de filtro ao ano. A partir destes resíduos, é possível produzir 26,33 normal metro cúbico de biogás por ano: 18,86 milhões de Nm³ a partir da vinhaça e 7,47 milhões de Nm³ com a torta de filtro.
Se todo o biogás fosse direcionado para o biometano, a produção anual seria de 10 milhões de Nm³ com a vinhaça e 3,96 milhões de Nm³ com a torta de filtro, totalizando 13,96 milhões de Nm³. Este volume equivale a 12,69 milhões de litros de diesel. “É uma quantidade suficiente para cobrir o consumo da usina e ainda ter uma boa sobra para energia elétrica ou venda de biometano”, defende Pianigiani.
Já se o biogás fosse direcionado para a produção de energia elétrica, ele renderia anualmente 42,06 gigawatt-hora (GWh) com a vinhaça e 16,65 GWh com a torta de filtro, somando 58,71 GWh. O valor corresponde às potências instaladas de 8,8 MW e 1,9 MW, respectivamente.
Pianigiani destaca que o estudo levou em conta uma safra efetiva de 200 dias, período de aproveitamento da vinhaça, enquanto a torta de filtro seria no ano todo. “No caso de usinas flex, de cana e milho, há a geração de vinhaça também o ano todo, o que aumenta a viabilidade do projeto, reduzindo a ociosidade operacional na entressafra”, completa.
Confira, na versão completa, detalhes sobre o potencial do mercado de biogás, o funcionamento de uma planta, desafios e possibilidades no uso do produto, além de informações sobre os projetos em operação e em andamento.
Açúcar, etanol e energia: grande parte do mix de produtos das sucroenergéticas contém estes três itens. Como uma das buscas das empresas é justamente a diversificação da receita, aumentar a gama de produtos pode ser um caminho.
Atualmente, uma possibilidade que vem ganhando força é o biogás, utilizado para a geração de energia elétrica ou térmica e para a produção de biometano, combustível que pode substituir o diesel.
Obtido por meio de resíduos orgânicos, o biogás pode ser produzido a partir de diversas biomassas industriais e agroindustriais. No caso das usinas sucroenergéticas, há o emprego principalmente da vinhaça e da torta de filtro, embora também seja possível utilizar palhas e pontas da cana-de-açúcar.
Para dimensionar o potencial do produto, o diretor de negócios da SebigasCótica, Lorenzo Pianigiani, realizou um estudo baseado em uma usina hipotética padrão. A análise levou em conta uma capacidade de moagem de 3 milhões de toneladas de cana por safra e um mix de produção dividido igualmente entre açúcar e etanol.
Ele detalha que uma usina nestes moldes teria uma produção de cerca de 1,3 milhões de toneladas de vinhaça e 110 mil toneladas de torta de filtro ao ano. A partir destes resíduos, é possível produzir 26,33 normal metro cúbico de biogás por ano: 18,86 milhões de Nm³ a partir da vinhaça e 7,47 milhões de Nm³ com a torta de filtro.
Se todo o biogás fosse direcionado para o biometano, a produção anual seria de 10 milhões de Nm³ com a vinhaça e 3,96 milhões de Nm³ com a torta de filtro, totalizando 13,96 milhões de Nm³. Este volume equivale a 12,69 milhões de litros de diesel: “Quantidade suficiente para cobrir o consumo da usina e ainda ter uma boa sobra para energia elétrica ou venda de biometano”, defende Pianigiani.
Já se o biogás fosse direcionado para a produção de energia elétrica, ele renderia anualmente 42,06 gigawatt-hora (GWh) com a vinhaça e 16,65 GWh com a torta de filtro, somando 58,71 GWh. O valor corresponde às potências instaladas de 8,8 MW e 1,9 MW, respectivamente.
Pianigiani destaca que o estudo levou em conta uma safra efetiva de 200 dias, período de aproveitamento da vinhaça, enquanto a torta de filtro seria no ano todo. “No caso de usinas flex, de cana e milho, há a geração de vinhaça também o ano todo, o que aumenta a viabilidade do projeto, reduzindo a ociosidade operacional na entressafra”, completa.
Ele ainda afirma que o diesel equivalente gerado nos meses da safra é superior à demanda total de caminhões, tratores e máquinas da usina. “Se olharmos o consumo de diesel da usina, o volume gerado a partir da vinhaça é basicamente três vezes a quantidade necessária para tocar a frota de caminhões. Então, há uma sobra de biogás que pode ser direcionada para a geração de energia”, afirma.
Conversão da frota
Ainda que o potencial do biogás seja vantajoso, Pianigiani afirma que é preciso atentar para algo bastante relevante quando o assunto é o biometano para uso na frota das usinas: o maquinário precisa estar preparado para receber o combustível. Logo, são necessárias adaptações ou atualizações da frota.
No caso dos caminhões a gás, Pianigiani detalha que existem soluções flex, na qual os veículos permitem substituição de até 38% do diesel. “Este tipo de caminhão tem a vantagem de ter um baixo impacto na arquitetura do motor, permite o aproveitamento da frota existente e tem uma autonomia de até 800 quilômetros”, completa.
Além disso, caminhões movidos totalmente a gás natural comprimido (GNC) já estão disponíveis no mercado brasileiro, com autonomia de 500 quilômetros.
Outra solução são os caminhões que utilizam gás natural liquefeito (GNL), que têm até 1,6 mil quilômetros de autonomia. Porém isso exige um tanque criogênico para manter o combustível entre 130 e 160 graus celsius negativos. “É uma solução usada em larga escala no exterior”, relata.
“Todas estas soluções – seja motor flex, GNC ou GNL – têm curvas de torque e potência muito próximas às curvas do caminhão a diesel. Em termos de performance, não perde praticamente nada”, garante Pianigiani.
Além disso, os tratores a biometano já são uma realidade no país, conforme o diretor de negócios. No caso das colhedoras, ainda há certo desenvolvimento técnico a ser realizado, pois seu grande consumo traz a necessidade de uma maior capacidade de armazenamento de combustível. “Mas os estudos estão em andamento e logo teremos uma solução”, finaliza.
Novas comercializadoras de biometano
Dentre as empresas que convertem biogás em biometano, três possuem autorização da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) para comercializar o combustível, sendo que duas estão localizadas no Rio de Janeiro: a Dois Arcos, em São Pedro da Aldeia, e a Gás Verde, em Seropédica.
A terceira, a GNR Fortaleza, está sediada em Caucaia (CE). Esta, inclusive, é a única unidade de biometano certificada no RenovaBio, com uma nota de 80,90 gCO2eq/MJ.
Também de acordo com a ANP, já existem pelo menos mais três projetos de plantas de biometano em desenvolvimento. Um deles é o da Cocal, que deve implantar uma unidade de biogás em Narandiba (SP). Neste caso, a viabilização do projeto também depende de autorização da Agência Reguladora de Saneamento e Energia do estado de São Paulo (Arsesp).
Conforme apurado pelo Click Petróleo Gás, a expectativa da companhia é que a planta produza um volume de 33,5 milhões de Nm³ de biogás ao ano em sua primeira fase. Além disso, no período de safra, a produção deve cair para 114 mil Nm³ por dia. Com esta produção, a exportação de energia deverá ser de até 33,3 mil MWh anuais.
Outro projeto é o da Zeg Biogás e Energia, localizada em São Paulo (SP), que oferece soluções para a descarbonização de empresas. A companhia também firmou, conforme divulgado no final de novembro, uma parceria com a distribuidora de gás GasBrasiliano para a conexão do gasoduto a agroindústrias com potencial de produção de biometano.
Um terceiro projeto seria o da Sinergás GNV do Brasil, com capacidade de 2,04 mil Nm³ diários. A empresa é dona de uma planta de purificação de biogás e de produção de biometano em Tamboara (PR), dentro da usina da Geo Elétrica, empresa que vende o biogás para a Sinergás.
Em outubro, o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) aprovou um financiamento de R$ 21,9 milhões à Geo Elétrica Tamboara. Seu objetivo é a ampliação de um projeto de produção de energia elétrica a partir de biogás gerado por meio da vinhaça. A capacidade de geração da empresa será ampliada em 123%, chegando a 59,85 GWh por ano em 2022, conforme divulgado pelo banco.
Uma das maiores de mundo
Em 16 de outubro deste ano, foi inaugurada uma das maiores plantas de biogás do mundo no Brasil, resultante da joint venture entre a Raízen e a Geo Energética. Conforme Pianigiani, a SebigasCótica foi responsável pela construção de parte da biodigestão de vinhaça.
A planta está localizada junto à unidade Bonfim, em Guariba (SP), e tem capacidade para produzir até 138 GWh por ano, meta que deve ser atingida na próxima safra segundo a Raízen. A empresa recebeu autorização da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) para comercializar sua produção de energia em agosto desse ano.
De acordo com Pianigiani, a planta possui 21 MW de potência instalada, sendo que a energia gerada por meio do biogás de vinhaça é responsável por 17,5 MW deste total. A unidade possui três reatores e cada um deles trata, aproximadamente, 3 mil m³ de vinhaça por dia, totalizando 9,2 mil m³ diários.
Com isso, a planta produz até 187 mil Nm³ de biogás diariamente, usados na geração de energia. De acordo com Pianigiani, se este biogás fosse convertido em biometano, a produção seria de 100 mil litros de diesel equivalente por dia.
Ainda segundo ele, um dos principais desafios técnicos enfrentados pela SebigasCótica foi lidar com uma biomassa – no caso, a vinhaça – que não é estável ao longo da safra, apresenta pH ácido e variações de concentração e vazão muito grandes.
“Por isso, a solução teria que ser capaz de lidar com essas variações, com elevada eficiência de conversão, estabilidade na produção e com geração de biogás justamente ao longo da safra, quando há um maior consumo de diesel na usina”, relata o diretor de negócios.
“O biogás de vinhaça é uma realidade consolidada e comprovada. A vinhaça, devido ao volume gerado, pode ser a chave para a descarbonização e a substituição do diesel não só no Brasil, mas na América Latina”, Lorenzo Pianigiani (SebigasCótica)
Ele completa que foi usada uma tecnologia que não precisa de insumos químicos, que, em geral, são necessários para adaptação da vinhaça para o processo de biodigestão. Outro ponto é que o projeto tem baixo consumo elétrico – de 2% da potência instalada – e é um sistema completamente automatizado, o que reduz a necessidade de operadores. Além disso, ele proporciona a facilidade de um reinício rápido no início de cada safra, pois tem rotina de operação na entressafra.
Além da planta brasileira, Pianigiani citou outras duas: a Ruan, na Tailândia, e a Eridania, na Itália. A primeira, em operação desde 2018, aproveita integralmente a torta de filtro da cana-de-açúcar para geração de energia elétrica. Já a segunda, com dez anos de operação, usa os resíduos sólidos da produção de açúcar de beterraba para a geração de energia elétrica, que é injetada diretamente na rede, e para a térmica, que é usada no próprio processo da usina.
Processos de produção do biogás
Conforme Pianigiani, atualmente, a vinhaça é usada diretamente no campo para a fertirrigação. Com a implementação de plantas de biogás, este subproduto – assim como a torta de filtro – poderá ser processado, gerando energia, além de ser purificado para virar biometano.
No processo de produção do biogás, os resíduos são pré-tratados e vão para o biodigestor, que os transforma em biogás. Este produto entra no processo de dessulfurização, seguido pelo resfriamento e compressão. Depois disso, ele pode ser tanto convertido em energia elétrica, quanto direcionado para o sistema de purificação, que gera o biometano.
Ainda no biodigestor, outro produto resultante é o digestado, fertilizante rico em nutrientes. De acordo com Pianigiani, ele tem pH neutro, o que possibilita uma redução no atual custo de correção do pH do solo. Além disso, o produto possibilita a concentração da vinhaça biodigerida em equipamentos de menor custo.
Todos os ativos energéticos, seja elétrico, térmico ou o próprio biometano, podem ser usados na operação da usina, segundo Pianigiani, mas também podem ser colocados no mercado de energia.
Neste caso, até 5 MW podem ser comercializados em projetos de geração distribuída, quando a energia elétrica é gerada no local de consumo ou próximo a ele, sendo válida para diversas fontes de energia renovável. Em caso de potência instalada superior, existe a possibilidade de venda no mercado.
Por sua vez, o biometano pode ser direcionado para a rede em projetos com companhias conectadas a gasodutos. Além disso, o CO2 resultante do processo também pode ser comercializado.
Pianigiani, entretanto, acredita que a maior vantagem seria o reaproveitamento pela usina. “O maior benefício para uma usina se dá quando o biogás purificado para biometano é usado na sua própria frota, em substituição ao diesel”, detalha.
O gerente do departamento de pesquisa do Rabobank, Andy Duff, em podcast setorial lançado pelo banco, tem visão semelhante. Ele relembra que para cada tonelada de cana que uma unidade produz são gastos, em média, quatro litros de diesel entre as operações no campo e o transporte para a usina. “Há emissões de gases de efeito estufa associadas a este uso de diesel e há um custo”, relata Duff.
Segundo o gerente, o diesel é um dos custos mais relevantes para a usina, chegando a ser o item mais caro ao longo do ano em alguns casos. A possibilidade de substituí-lo por um biocombustível produzido na própria usina representaria “uma oportunidade muito interessante”.
Pianigiani detalha que a vantagem do biogás na comparação com a energia solar, por exemplo, é que a produção não é intermitente. Outro benefício é o fato de que ele pode ser gerado perto do consumo e tem vantagem na geração distribuída, podendo ser usado e estocado conforme a demanda, além de ter flexibilidade no aproveitamento, sendo destinado tanto para a geração de energias térmica e elétrica quanto para a geração do biometano.
Além disso, o uso de resíduos para sua produção faz com que o biogás seja altamente sustentável, já que utiliza um passivo ambiental para produzir energia e receita, o que resulta em vantagem competitiva para as usinas de açúcar e etanol.
Otimização mora na personalização
O diretor de negócios da SebigasCótica observa que um dos benefícios do biogás é a possibilidade de realizar plantas modulares. Segundo ele, a usina pode começar aproveitando parte da vinhaça e focando em uma planta para geração distribuída, com potência instalada de até 5 MW.
Outra possibilidade existe nos casos em que a usina fica perto de um gasoduto, criando uma conveniência para a venda do biometano. Assim, uma parte do biogás pode ser destinada para a frota, enquanto o restante é exportado para a rede de distribuição.
Já no caso de usinas maiores, que possam aproveitar a totalidade dos resíduos gerados, toda a vinhaça pode ser tratada, seja ela proveniente da cana, do milho ou de ambos. Além disso, a torta de filtro e, eventualmente, até mesmo a palha e o bagaço também podem ser utilizados.
De acordo com Pianigiani, um ponto que determina o sucesso da planta é a sua disponibilidade, ou seja, quantas horas por ano ela está operando em potência máxima.
“O que faz a diferença para o dono da usina de biogás é a eficiência de conversão da matéria orgânica em metano”, afirma e detalha: “Trabalhamos muito para aprimorar este parâmetro por meio da melhoria do nosso sistema, maximizando o contato da matéria orgânica com as bactérias assim como o controle de processos”.
“O biogás de vinhaça é um paradigma que conseguimos quebrar”, Lorenzo Pianigiani (SebigasCótica)
De acordo com ele, plantas de biogás têm uma vida útil de 15 a 25 anos. Desta forma, ele recomenda que os interessados escolham uma tecnologia que não tenha necessidade de insumos químicos para ajuste do pH da vinhaça e que tenha baixo autoconsumo elétrico. “Isso faz toda a diferença no retorno sobre o investimento”, assegura.
Ele completa que os principais desafios tecnológicos quanto a biodigestão, dessulfurização e cogeneração, por exemplo, estão solucionados. “A empresa precisa ter conhecimento das várias partes que compõem a produção de biogás e, do ponto de vista de aproveitamento energético, é importante adaptar cada usina à sua própria realidade em termos de consumo de diesel e de localização”, declara Pianigiani.
Segundo ele, as adaptações para cada caso permitem a maximização do retorno, seja na venda de energia elétrica ou na substituição de diesel por biometano.
RenovaBio e perspectiva de crescimento
De acordo com Pianigiani, durante a safra 2018/19, foram gerados em torno de 500 m³ de vinhaça. “Graças ao RenovaBio, temos potencial para dobrar a geração de etanol até 2030, o que significa dobrar a geração de vinhaça. A estimativa do MME é de 45 milhões de m³ de biogás de vinhaça por dia”, completa.
Além disso, ele afirma que usar biogás significa reduzir as emissões dos gases do efeito estufa em 96%, gerar mais créditos de descarbonização (CBios) por meio de uma nota de eficiência energética melhor e reduzir as emissões de particulados – resíduo de extrema toxicidade – quando o biometano é usado em substituição ao diesel, contribuindo para melhorar a qualidade do ar.
“A gente não acredita que o biogás necessite de ajuda do governo. Pelo contrário, o biogás tem atributos muito importantes para a matriz energética”, expressa. Ele também assegura que, em termos de pegada de carbono, o biometano é um “combustível excelente” quando comparado ao gás natural.
O gerente do departamento de pesquisa do Rabobank pondera que ainda não fica claro quanto impulso o RenovaBio poderia trazer a projetos de substituição do diesel pelo biogás. Ele explica: “O preço das reduções de emissões de carbono no âmbito do novo programa é complexo e estará sujeito a forças de mercado”.
Ainda assim, ele afirma que a possibilidade de aumento nas receitas por conta do RenovaBio é vista como “a cereja do bolo” dentre as várias outras vantagens do biogás.
De acordo com ele, a lógica econômica dos projetos é derivada da redução de custos e da independência energética trazida pelo biogás, que também servirá como alternativa para reduzir os resíduos das usinas.
Dados da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), publicados no Plano Decenal de Expansão de Energia 2030, estimam que, em 2030, a produção de biogás com o uso da vinhaça e da torta de filtro seja de 6,9 bilhões de Nm³. Além disso, também são esperados 3,8 bilhões de Nm³ de biometano.
Com os mesmos resíduos, a expectativa é que a exportação de energia elétrica do setor a partir do biogás atinja 2 GW médios em 2030. O documento, lançado em outubro deste ano, usa como base o potencial de uma usina vencedora do leilão A-5, de 2016. Outro cálculo, usando o desempenho das usinas mais saudáveis financeiramente como parâmetro, trouxe um valor estimado menor para 2030, de 1 GW médio.
Além disso, conforme a EPE, a produção de biometano por resíduos das sucroenergéticas seria suficiente para suprir 60% da demanda de diesel do setor em 2030.
O Plano Nacional de Energia 2050 (PNE 2050) – elaborado pela EPE a partir de diretrizes do Ministério de Minas e Energia (MME) – também aponta para um avanço do biogás já nesta década. Uma das expectativas é que, no período entre 2020 e 2030, seja explorado o uso de biogás na agroindústria e que haja uma maior inserção de biodigestores, tecnologias para separação do biometano e aproveitamento de biogás de aterro e agroindústria.
Atualmente, conforme a Resenha Energética Brasileira de 2019, dentre as fontes energéticas classificadas como outras energias renováveis – que abrangem 7% das limpas – o biogás está em ascensão. Ainda que a parcela do todo seja pequena, entre 2018 e 2019, ele cresceu 31,8%, atingindo 269 mil toneladas equivalentes de petróleo.
Gabrielle Rumor Koster – NovaCana
