Resumo
O biogás, cujo principal componente é o metano, é um subproduto do processo do tratamento de esgoto que pode ser utilizado para fins energéticos. Apesar de estar alinhado com a promoção de uma economia de baixo carbono, o seu uso ainda é incipiente no Brasil. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi estudar alternativas para a minimização das emissões de gases do efeito estufa (GEE) associadas ao biogás proveniente de estações de tratamento de esgoto (ETEs) dotadas de reatores anaeróbios no Estado do Paraná. Para tanto, inicialmente, a partir dos dados referentes ao ano de 2015, estimou-se que nessas ETEs são emitidos 4,15 MtCO2eq.ano-1 (0,71 t CO2eq.ano-1.hab-1). Essa caracterização definiu o cenário base. A partir daí, elaboraram-se sete cenários que simularam diferentes alternativas para o manejo do biogás, proporcionando a diminuição das taxas anuais de emissão de GEE. Esses cenários contemplaram o uso de queimadores de baixa e de alta eficiência para destruição de metano, bem como uso de motogeradores a biogás para produção de energia elétrica. Para cada cenário, calcularam-se as taxas de emissões absolutas, de reduções das emissões GEE em relação ao cenário base e a intensidade carbônica por habitante. Identificaram-se taxas de reduções das emissões de GEE variando entre 5,6 (a partir da instalação de queimadores com baixa eficiência) e 84,1% (baseado somente na instalação de queimadores com alta eficiência).
Introdução
O desenvolvimento pautado em uma economia de baixo carbono, que tem como objetivo reduzir as emissões de gases indutores do efeito estufa (GEE), ainda é um assunto incipiente e, portanto, carente de material científico. Apesar disso, nos últimos anos, cientistas vem alertando os governantes, empresários e representantes de nações sobre o aquecimento global. Estudos em diferentes regiões do planeta vêm constatando o aumento das temperaturas médias dos oceanos e das camadas de ar próxima à superfície da Terra, motivados pelo agravamento do efeito estufa proveniente da ação antrópica [1].
Para o Painel Intergovernamental de Mudanças do Clima da (IPCC) da Organização das Nações Unidas (ONU), o aquecimento global é inequívoco e causado pela ação antrópica [1]. Mudanças e eventos extremos do clima foram observadas desde o ano de 1950 e não possuem precedentes ao longo de outras décadas e até mesmo milênios. O crescimento populacional e econômico, observado desde a era pré-industrial, aumentou as emissões de GEE de origem antropogênica, maximizando as concentrações de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) para níveis não observados nos últimos 800 mil anos. Desde meados do século 20, a influência humana é a principal responsável pelo aquecimento da atmosfera e de oceanos, aumento do nível médio global dos mares, redução das calotas polares e neves, diminuição de temperaturas frias extremas, aumento das temperaturas quentes extremas e aumento de precipitações fortes em algumas regiões do planeta. Assim, nas últimas décadas, as mudanças climáticas têm causado impactos naturais e com reflexos na humanidade em todos os continentes [1].
No ano de 2010, verificou-se que as emissões de GEE no Brasil atingiu 1.246.477 Gg equivalentes de dióxido de carbono (CO2eq). Aproximadamente 4% dessas emissões foram oriundos das atividades de tratamento de esgoto e de destinação final dos resíduos sólidos urbanos, com uma expectativa de crescimento na ordem de 50% nas emissões de GEE nos próximos 20 anos decorrente da expansão no atendimento sanitário à população [2].
Diferentemente de outros setores da economia que já possuem metas estabelecidas para o desenvolvimento de uma economia de baixo carbono, o controle das emissões de GEE no setor de saneamento brasileiro ainda é incipiente e tipicamente negligenciado. Capturar e destruir o biogás proveniente do tratamento anaeróbio do esgoto é uma das formas de reduzir as emissões de GEE inerentes ao setor [3].
Com os investimentos realizados nas últimas décadas no setor de saneamento, o estado do Paraná encontra-se em uma situação privilegiada em relação aos demais estados da federação: entre os seus 399 municípios [4], 172 – que correspondem a 43% do total – são servidos por algum sistema de tratamento de esgoto, atendendo 65% da população urbana por meio de 238 ETEs [5]. Dentre essas ETEs, 219 produzem biogás por meio de reatores anaeróbios. As emissões decorrentes desses reatores anaeróbios representam normalmente 80% das emissões de GEE inventariadas no setor de tratamento de esgoto. Em 2015, 93,95% das emissões diretas de CH4 e N2O no tratamento de esgoto no Estado do Paraná foram oriundas do tratamento de efluentes [6].
Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é apresentar alternativas para a minimização das emissões de GEE provenientes de reatores anaeróbios utilizados para o tratamento de esgoto doméstico da população urbana do estado do Paraná. Para tanto, a partir da condição de referência atual, avaliaram-se sete diferentes cenários de mitigação das emissões de GEE que contemplam desde a instalação de queimadores até o aproveitamento energético do biogás para fins de geração de energia elétrica.
Autores: Marcos Espedito Carvalho e Gustavo Rafael Collere Possetti.
