1 Os Resíduos Sólidos Urbanos (RSU)
O tratamento de resíduos sólidos urbanos (RSU) na América Latina, especialmente no Brasil, necessita de ações e pesquisa para o desenvolvimento e adaptação de tecnologias. O destino dos RSU em muitos casos ainda são aterros e lixões sem nenhuma separação, bem como os resíduos do meio rural descartado em locais inadequados (PEREIRA, 2012).
Devido aos impactos ambientais negativos (poluição do lençol freático, emissões de odor, problemas de saúde relacionados à coleta de lixo, etc.) muitos lixões foram fechados. Sem alternativas o problema permanece sem solução e o lixo, cada vez mais, é transportado a maiores distâncias para a sua deposição, sem tratamento (PICK; DIETERICH; HEINTSCHEL, 2012). Da mesma forma no meio rural a contaminação do lençol freático, rios e lagos é muito preocupante (GHAURI et al, 2011).
Um dos grandes problemas relacionados a estes resíduos orgânicos não tratados são as emissões de metano (CH4) e óxido nitroso (N2O). Esses gases de efeito estufa são produzidos na digestão microbiológica dos resíduos orgânicos, que é um dos principais responsáveis pelas mudanças climáticas (VATTAMPARAMBIL, 2012).
São minoria os casos onde o metano é capturado e queimado sob controle nos aterros ou aproveitado e/ou controlado nas zonas rurais e agroindustriais.
Se os resíduos fossem separados e os diferentes fluxos de materiais fossem reciclados, a quantidade a ser aterrada poderia ser reduzida drasticamente. Isto diminuiria os custos de transporte e, como consequências sobrariam recursos para investir em soluções mais adequadas. A fração orgânica perfaz 40 - 60 % do lixo residencial, a qual pode ser facilmente digerida em plantas de biogás (ABUBAKAR & ISMAIL, 2012).
Com o controle dos fluxos de materiais evita-se a entrada de materiais tóxicos juntamente com a matéria orgânica. Com isso, é possível utilizar os resíduos da fermentação como adubo na agricultura. Além das frações orgânicas do lixo residencial é possível tratar outros fluxos de resíduos orgânicos nas plantas de biogás (PILÁT; PATSCH; JANDACKA, 2012).
Na biodigestão dos materiais orgânicos as emissões dos gases de efeito estufa podem ser reduzidas com o uso da biodigestão que oferece inúmeras vantagens conforme segue:
- Os resíduos orgânicos são processados de forma anaeróbia (sem oxigênio). Com isso evitamos a nitrificação e a desnitrificação, que são os processos responsáveis pela emissão de N2O;
- A metanização acontece em um biodigestor (biorreator) de forma controlada, diferente de um lixão ou como em casos no meio rural que resíduos gerados das atividades agropecuárias são descartados inadequadamente;
- A produção do biogás em biorreatores favorece a qualidade do biogás tornando-o seu uso mais fácil do que o proveniente de aterros;
- O metano pode ser capturado e aproveitado. No uso do biogás só será emitida a quantidade de CO2 que foi capturada pelas plantas na fotossíntese;
- Com o uso do biogás como fonte de energia, substituímos as fontes de energia fóssil e, por conseguinte, suprimimos a demanda crescente por energia no Brasil de forma sustentável.
2. Criação De Projetos De Cooperação E Parcerias Entre Instituições De Ensino, Pesquisa E Administração
A criação de cooperações para a implantação de tecnologias sustentáveis de produção de energia renovável através do aproveitamento do biogás são projetos necessários para a promoção do desenvolvimento. Essas bases criadas em parceria entre parceiros latinos americanos e europeus são ações estratégicas para o fomento a pesquisa e desenvolvimento. As parcerias visam desenvolver soluções tecnológicas e administrativas adaptadas ao contexto local utilizando as experiências europeias, principalmente alemãs na área de energias renováveis e tratamento de resíduos.
A estratégia de implantação dos projetos de cooperação está dividida em módulos conforme pode ser visto na figura 1.
Figura 1 – Módulos da estratégia da cooperação
Fonte – Dos Autores
3. Aspectos Da Tropicalização De Tecnologias
3.1 O Contexto geográfico
Na metodologia de transferência e tropicalização tecnológica, segundo Vogel (2012), é importante a realização da investigação geográfica no local de origem da tecnologia e do local de destino e isto se aplica a uma simples tecnologia ou uma usina completa. Este tipo de investigação se torna imprescindível uma vez que permite comparar as condições geográficas do país produtor com as do país consumidor, a com o intuito de investigar as diferenças existentes que podem comprometer um bom rendimento ou sucesso do empreendimento ou investimento. Analisando-se a situação do país produtor é possível planejar modificações e adaptações necessárias a fim de superar situações novas. Além disso, a investigação tecnológica facilita a identificação de dificuldades locais.
A diferença no clima entre os dois agentes pode ser um obstáculo na tropicalização de tecnologias aplicados à geração de biogás. Esse fator é importante uma vez que a diferença é bastante acentuada. Um levantamento e análise deve ser efetuada considerando-se uma serie de pontos conforme (VOGEL, 2012):
- As condições do solo e de da água da região deve ser visto, apesar de áreas com águas contaminadas não representarem um fator complicador necessita-se de a água para consumo e limpeza;
- A existência de zonas perigosas: sismologia, regime das águas (inundações e seca) devem ser evitadas porque podem danificar a estrutura dos biorreatores bem como da produção e queima do gás;
- Condições do relevo da região: área de trabalho em grandes altitudes, em regiões montanhosas e ao nível do mar (áreas montanhosas não são adequadas para a instalação desses mecanismos);
- Condições climáticas do local: temperatura e umidade relativa do ar. O clima poderá ser um fator determinante no funcionamento das usinas uma vez que o processo consiste em um sistema térmico e que exige a manutenção da temperatura – chuvas torrenciais típicas em regiões tropicais também podem prejudicar o funcionamento;
- Condições logísticas: locais de abastecimento de matérias-primas e escoamento do produto final (rodovias, ferrovias, portos, aeroportos) são importantes. O transporte de resíduos pode ser facilmente resolvida, mas a transmissão do gás ou o seu transporte é um agente complicador;
- Condições de abastecimento de energia elétrica: variações de tensões e ocorrências de blackout. Pode ser analisada devido ao controle dos biorreatores necessitar de energia constante. Pode ser resolvido instalando-se uma micro estação;
- Condições de infraestrutura urbana: importância das condições viárias, dos transportes e das habitações aplica-se na movimentação de matéria-prima e equipamentos;
- Multiplicidade de parasitas humanos e agentes transmissores de doenças, etc. Para técnicos externos a adaptação torna-se difícil em meios muito árduos e com baixa qualidade de vida.
3.2 O Contexto industrial
As condições industriais são importantes e devem ser consideradas, pois de sua consistência pode depender o êxito ou fracasso do projeto. Tais condições estão empresas que fornecem materiais de consume, matéria prima, peças de reposição em máquinas e equipamentos e profissionais técnicos capacitados para manutenção. A distância e localização também interfere no bom funcionamento da usina. Prazos e custos podem ficar comprometidos. Podem-se citar exemplos de controladores e sistemas de automação que são responsáveis pelo controle da usina. A carência de profissionais técnicos qualificados podem ser resolvida com a capacitação de empregados locais enviados ao país produtor da tecnologia tropicalizada (SACILOTTI, 2011).
3.3 O Contexto social
O contexto social, segundo Baldauf (2003), que está ligado ao empreendimento é um fator importante e que deve ser considerado nos processos de transferência e tropicalização de tecnologia. O fator de disponibilidade de recursos humanos qualificados na região na qual será implantado a usina, e que geralmente inexiste pode exigir um investimento adicional em termos de qualificação profissional.
A capacitação de mão de obra pode ser uma saída implantando-se no país cursos de qualificação que produzirão profissionais especializados no setor. A implantação de tais empreendimentos poderá atrair para a região de implantação profissional com conhecimento na área. Outro aspecto a ser levantado são os costumes da comunidade que podem interferir de maneira importante no funcionamento.
A influência do contexto pode ser caracterizada, ainda, pelas condições de saneamento básico, de habitação, de saúde, de educação, de transporte, enfim, daquilo que caracteriza as condições de vida de uma determinada população. Estes fatores têm reflexos evidentes nos níveis de produção.
3.4 Fatores humanos
Conforme Bauer (2012), os fatores analisados são considerados como causadores de problemas comuns que ocorrem nos processo de transferência de tecnologia. Na maioria das vezes estes fatores aparecem com grande frequência principalmente por causa da tecnologia transferida, podem determinar em casos a degradado de produção. Por vezes a utilização dos instrumentos e das instalações acontece em situações distintas daquelas previstas no projeto, fazendo com que os operadores se adaptem á nova situação. Verifica-se que a observa-se que o maior desgaste entre a tecnologia e a realidade do país importador, fica por conta de técnicos e operadores.
4 A Problemática Dos Resíduos: Uma Comparação Entre Brasil (América Latina) E Alemanha (Europa)
Conforme o Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil (2009) o principal problema é o aumento do volume de resíduos, aumento da maior população, maior consumo e quantidade de materiais descartáveis e baixa durabilidade. Outra dificuldade é o manejo dos diferentes tipos/classes de resíduos gerados. A composição do lixo está cada vez mais heterogênea com novos materiais e combinações químicas, bem como a ausência de cultura de separação.
Os resíduos jogados/deixados nas vias públicas com elevado índice de descarte de resíduos em locais inadequados, espaço limitado para instalação de lixeiras e dificuldades para colocação de contêineres. A destinação final de resíduos também necessita de adequação. As grandes distâncias dos centros de geração e as unidades em fim de vida útil.
Na Alemanha em 2009 79% dos resíduos gerados foram reaproveitados, destes 72% foram para tratamento e reciclagem e os restantes 7% na recuperação de energia (MELO, 2012). A Alemanha é pioneira na adoção de medidas destinadas a equacionar a questão dos resíduos sólidos. De uma política que previa a coleta dos resíduos gerados e a valorização ou a simples deposição desses resíduos, passou-se a aplicar, essencialmente, os princípios de evitar e valorizar os resíduos antes da eliminação.
Os objetivos dessa nova política de resíduos foram estabelecidos por meio da Lei de Minimização e Eliminação de Resíduos, de 1986. Com base nessa lei, vários regulamentos foram editados, entre os quais podem citar-se o de Minimização de Vasilhames e Embalagens, de 1991, o de Óleos Usados, de 1987, e o de Solventes, de 1989. Em 1994, foi editada a Lei de Economia de Ciclo Integral e Gestão de Resíduos, que substituiu a norma de 1986. Com essa nova legislação, ampliou-se a responsabilidade do fabricante a todo o ciclo de vida de seu produto, desde a fabricação, passando pela distribuição e uso, até sua eliminação.
Conforme a legislação alemã, primordialmente, tem se que evitar a geração de resíduos; os resíduos não evitáveis têm que ser valorizados, na forma de recuperação material (reciclagem) ou valorização energética (produção de energia); os resíduos não valorizáveis têm que ser eliminados de forma ambientalmente compatível.
Um setor que cabe detalhar é o de embalagens. As normas sobre esses resíduos obrigaram os fabricantes e os distribuidores a aceitar a devolução de vasilhames e embalagens e a conduzi-los a uma recuperação material independente do sistema público de eliminação de resíduos. Com essa finalidade, os fabricantes e os comerciantes criaram uma sociedade sem fins lucrativos, a "Duales System Deutschland GmbH – DSD", a qual se encarrega da organização da coleta, da seleção e da valorização dos vasilhames e resíduos comerciais. Para integrarem-se à DSD, os fabricantes e comerciantes pagam uma taxa de filiação; os filiados são identificados pelo ponto verde (Grüner Punkt). Além dessa taxa, os filiados pagam de acordo com o volume das respectivas embalagens. O sistema dual, como é chamado, tem que cumprir com metas fixadas. A partir de 1995, por exemplo, um mínimo de 80% de todos os vasilhames e embalagens deveria ser coletado e desse total, pelo menos 80% deveria ser valorizado.
O desenvolvimento sustentável exige a dissociação do uso dos recursos do crescimento econômico. A estratégia de eficiência à longo prazo, entretanto, pode ser bem sucedida caso os ganhos de eficiência não sejam compensados ??pelo aumento da produção e maior consumo. Uma alternativa para isso é, além de evitar o aumento da produção, melhorar a reciclagem de resíduos. O principal objetivo é desenvolver a gestão de resíduos em uma fonte de energia e de matéria-prima para produção de mercadorias.
A criação e adaptação das exigências legais para as unidades de biogás no Brasil (autorização de segurança, etc.) é necessária para o sucesso no funcionamento das usinas de biogás. Para a construção e operação de usinas de biogás, as disposições legais são necessárias para atingir uma introdução bem sucedida no mercado quanto possível utilização de tecnologias. Os regulamentos mais necessários que afetam a criação e funcionamento de unidades de biogás devem ser analisados ??e adaptados no Brasil. Os regulamentos são necessários não só para a construção e operação segura dos equipamentos, mas a adoção de regulamentos e normas certificam projetos para receber a aprovação de financiamento. Através da transferência de conhecimentos e troca de experiências por um lado, promovem a aprovação e construção de unidades de biogás pelo método rápido e simples. Outros padrões de tecnologia, confiabilidade, transporte, manutenção, emissões, entre outros, são observados para o melhoramento da eficiência e produção. Para melhorar a eficiência de utilização de biogás, além de desenvolvimento de tecnologia e melhoria das políticas de apoio existentes é necessário para acelerar a introdução no mercado. Sempre que há uma demanda por parte dos interventores brasileiros poderia parceiro sua vasta experiência na coleta de dados de mercado (conceitos, tamanho do sistema, substratos, etc) e no desenvolvimento de propostas como base para a concepção e adaptação de mecanismos de apoio utilizados pela política (por exemplo, EEG monitoramento na Alemanha contribuir para a bio-energia), conforme na discussão.
5 Objetivos Da Implantação Da Cooperação Das Parcerias
Os objetivos de implantação de cooperações compõem-se de diversos tópicos abordados a seguir:
- Avaliação de potencial de geração de biogás através do uso de sistema automatizado a partir de resíduos sólidos urbanos, agrícolas, industriais;
- Aprimoramento da tecnologia de monitoramento dos processos de decomposição e fermentação da matéria orgânica no interior dos biorreatores;
- Estudo do processo de fabricação de biorreatores e análise de materiais resistentes à corrosão, para a construção de equipamentos e tanques utilizados para a produção de biogás;
- Aprimoramento de sistemas de agitação através de testes de seleção dos tipos que mais se adaptem aos resíduos orgânicos utilizados, para melhorar a eficiência da produção de biogás;
- Aprimorar sistemas de filtragem, envase e acondicionamento de biogás, para sua comercialização junto ao mercado de GNV e gás de cozinha;
- Medição das emissões de gases do efeito estufa (GHG – Greenhouse Gas) de lagoas abertas para tratamento de resíduos suínos;
- Análise do potencial de aproveitamento energético dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) e dos dejetos provenientes da suinocultura.
6 Participação De Programas De Pós-Graduação Em Projetos De Cooperação
A participação de universidades e centros de pesquisa torna-se fundamental na implantação de tais projetos. A pesquisa desenvolvida nas instituições que oferecem cursos de pós-graduação constituem-se como sendo a base para obtenção e materialização dos resultados almejados na cooperação científica internacional.
Os resultados dos estudos realizados em estreita colaboração com as instituições participantes deverão ser publicados em conjunto pelos pesquisadores locais e estrangeiros. Para que as pesquisas realizadas alcancem o pleno êxito dos objetivos traçados, a infraestrutura de pesquisa pertencente às instituições conveniadas deverá estar disponível aos pesquisadores locais e estrangeiros.
Para que os pesquisadores locais e estrangeiros possam usufruir e conhecer as tecnologias existentes em cada país haverá um intercâmbio de docentes e estudantes nos centros de referência de cada país, bem como visitações às empresas e feiras europeias especializadas no setor de biogás.
Outro aspecto a ser explorado são os projetos de cursos de mestrado e doutorado sanduíche. Estes fornecem uma aproximação de estudantes e pesquisadores com as instituições.
O foco no mercado, a atenção ao meio ambiente e a preocupação com os fatores relacionados às mudanças climáticas são aspectos que devem ser intensamente relacionados aos temas de pesquisa de cooperações científicas internacionais.
7 Tropicalização De Tecnologias De Biodigestão
Uma das ações para a transferência de tecnologia está ligada à implementação de laboratórios de biogás no Brasil. Isto possibilitará o estudo do potencial dos substratos, existentes no Brasil, para a formação de biogás. Normas e regras a serem adaptadas ou criadas deverão ser trabalhadas e aprimoradas nas universidades conveniadas, parceiras do projeto.
Os conhecimentos adquiridos sobre o processo de formação do biogás, princípios biológicos e microbiológicos envolvidos na produção de biogás deverão compor um banco de dados. A logística dos substratos e produtos finais (energia, calor, adubo, biogás, metano) são outros fatores importantes a serem estudados. Planejamento de plantas de biogás, incluindo sistemas de controle e monitoramento, e testes de fermentação anaeróbia em reatores de escala de laboratórios também fazem parte do conhecimento a ser disseminado e armazenado.
Portanto, os esforços concentram-se na instalação de equipamentos para a realização de testes experimentais de produção de biogás e análise físico-química de substratos (sólidos totais e sólidos voláteis, ácidos, DQO, DBO, ácidos graxos voláteis, macro e microelementos). Testes de biodigestão anaeróbia contínua e descontínua para determinação do potencial de geração de biogás, bem como volume e composição, testes sobre a taxa de carregamento e tempo de retenção serão feitos em uma planta piloto.
As transferências das metodologias de análises e funcionamento dos equipamentos poderão ser integradas dentro dos cursos de doutorados. A criação em conjunto das técnicas e metodologias utilizadas no monitoramento tecnológico das plantas de produção de biogás e a realização em conjunto das análises de substratos, testes de fermentação, controle dos processos, etc, poderão ser realizadas dentro das universidades parceiras.
Para que isto aconteça é importante a realização de treinamentos em laboratórios de biogás na Alemanha/DBFZ. Esses treinamentos terão uma duração média de um a dois meses e incluirão metodologias como realização e interpretação de testes não contínuos de digestão anaeróbica segundo a norma VDI 4630 e a realização e interpretação de testes contínuos de digestão anaeróbica (Medição de fluxo de gás, alimentação com substrato, parâmetros do processo). Análises gerais (OTS, TS, VOA/TAC para estabilidade do processo, Amônia-nitrogênio) e visitas à plantas de biogás também farão parte desta capacitação. O objetivo de tudo isto é possibilitar a implantação de usinas de biogás no Brasil com o mesmo modelo eficiente de tecnologia hoje empregado na Europa e que tenha, da mesma forma, o devido suporte e assistência técnica, existente neste continente, através de técnicos brasileiros capacitados para tal.
8 Disseminação Do Conhecimento
A produção científica em eventos locais e internacionais apresentando experiências é uma das ações visadas na parceria. A participação em eventos acadêmicos, empresariais e governamentais visa integrar e contribuir para com as pesquisas no setor. Além disso, busca-se a redação e submissão de trabalhos em revistas científicas. Ainda a publicação de um guia e manual sobre biogás nas universidades locais, nacionais e internacionais para programas de intercâmbio. Além das ações outros grupos devem ser alvo das atividades de disseminação do conhecimento como descrito abaixo:
- Comunidade de P&D: Produção científica em eventos locais e internacionais apresentando experiências em eventos como ORBIT e o 6° Simpósio Brasil-Alemanha para Desenvolvimento Sustentável no Brasil em 2013;
- Atores locais (indústria, agricultura), legisladores e investidores locais;
- Participarão de empresas locais e do exterior em feiras sobre energias renováveis.
9 Conclusões
O desenvolvimento de empreendimentos de biogás no Brasil e na América Latina tem avançado de maneira tímida uma vez que persistem dificuldades de financiamento e implantação de tecnologias importadas. A falta de incentivos e editais dos órgãos de pesquisa para esses projetos, somado ao exíguo suporte para viagens e eventos é o que determina o ritmo lento apresentado até o momento. Um maior investimento nesta área será importante para avanços mais intensos. A consolidação de parcerias e cooperação poderá viabilizar também uma série de ações que estão voltadas para o desenvolvimento de informações para entidades públicas que buscam informações para o tratamento adequado aos resíduos. Especialistas alemães têm fornecido dados importantes à parceiros brasileiros para ações adequadas no setor. Por último a implantação de uma rede beneficia a captação de recursos uma vez que a participação de especialistas garante o sucesso de implantação de projetos nos países sul americanos.
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