O modelo desenvolvido pelo Instituto de Energia e Ambiente oferece uma solução para a gestão de resíduos de municípios e empresas, transformando o material orgânico que seria descartado em aterros sanitários em energia elétrica, biometano e fertilizantes
A transição para uma economia circular – que priorize a reciclagem de materiais, a redução do desperdício, o tratamento de agentes poluentes – é considerada essencial para enfrentarmos desafios globais como as mudanças climáticas, a perda de biodiversidade e a gestão de resíduos e poluição. Entretanto, apesar dos esforços crescentes, cientistas, empresas e governos têm enfrentado dificuldades em encontrar modelos inovadores que possam ser implantados em grande escala.
É por isso que a Usina de Bioenergia e Biofertilizantes com Resíduos Orgânicos, do Instituto de Energia e Ambiente (IEE), tem sido considerada um marco tecnológico para a gestão de resíduos urbanos. A usina utiliza resíduos orgânicos como matéria-prima para a produção de eletricidade, combustível veicular e fertilizantes, ao mesmo tempo em que reduz o descarte desse material orgânico em aterros sanitários e a geração de gases de efeito estufa.
“A USP é um laboratório que produz soluções concretas para os desafios da sociedade. Esse projeto integra conhecimentos da área da química, da biologia, das engenharias e da construção de modelos econômicos para criar uma solução viável para ser replicada nas cidades de todo o Brasil, criando oportunidades na cadeira produtiva. É uma solução da qual nos orgulhamos”, afirma o coordenador do projeto, Ildo Luís Sauer.
O projeto da Usina de Bioenergia e Biofertilizantes com Resíduos Orgânicos começou a ser desenvolvido em 2018 e entrou em operação parcial em 2021, utilizando como matéria-prima os resíduos gerados nos restaurantes da Cidade Universitária e em instituições parcerias para a produção de bioenergia e biofertilizantes. Agora, com a implantação da Unidade de Produção de Biometano, a usina é inaugurada com todas as suas funcionalidades. O custo total do projeto foi de R$ 10 milhões.
A usina tem capacidade para processamento de 25 toneladas de resíduos orgânicos por dia. Cada tonelada de resíduos produz cerca de 800 litros de digestato que contém, aproximadamente, 12 kg de fertilizantes recuperados, e 120 metros cúbicos de biogás, que permite a geração de 160-200 kWh de eletricidade, o equivalente ao consumo médio mensal de uma residência de cinco habitantes, ou a geração de 100-120 metros cúbicos de biometano, capaz de substituir, por exemplo, o consumo de 100-120 litros de gasolina em veículos.
De acordo com o pesquisador, “os resíduos são considerados um problema. A USP, por exemplo, gasta cerca de R$ 500 por tonelada de resíduos que são levados aos aterros sanitários. A conversão dos resíduos orgânicos na usina permite não só economizar esse valor, porque os resíduos deixam de ir para o aterro, como também geram receita, com a produção de energia elétrica e gás metano para abastecer parte da frota veicular”.
Modelo para ser reproduzido
O modelo tecnológico desenvolvido pela USP está apto a ser adotado por prefeituras, regiões metropolitanas e por grandes geradores de resíduos da cadeia alimentar, como indústrias alimentícias, centrais de abastecimento e restaurantes. A planta foi planejada para operar majoritariamente com resíduos alimentares, mas também pode ser abastecida com resíduos orgânicos da agroindústria e resíduos alimentares externos.
Os pesquisadores estimam que 300 usinas como essa do IEE seriam capazes de tratar todo o volume de resíduos orgânicos domésticos gerados na cidade de São Paulo; 600 seriam o suficiente para atender todo o Estado e 3 mil, todo o País.
Um desafio enfrentado pelo projeto é a regulamentação. A usina foi a primeira operação que utiliza essa tecnologia a ser licenciada pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb). Também obteve registro como produtora de material secundário no Ministério da Agricultura e Pecuária e está em conformidade com as determinações da SP Regula, a Agência Reguladora de Serviços Públicos do Município de São Paulo responsável, entre outras coisas, por gerir e fiscalizar os serviços de coleta domiciliar de resíduos na capital paulista.
A usina
A Usina de Bioenergia e Biofertilizantes com Resíduos Orgânicos é estruturada em cinco unidades: a Unidade de Recepção, Triagem e Alimentação; a Unidade de Produção de Biogás e Biofertilizante; a Unidade de Cogeração de Bioeletricidade e Calor; a Unidade de Produção de Biometano, e a Unidade de Compressão e Abastecimento Veicular.
A Unidade de Produção de Biogás e Biofertilizante é responsável pela trituração dos resíduos orgânicos, pelo processo de biodigestão e pelo armazenamento dos dois principais produtos, o digestato e o biogás. A unidade possui três biorreatores de 430 metros cúbicos cada, sendo que dois deles são equipados com um sistema de aquecimento que garante temperaturas de operação de até 55°C. É nesses tanques que acontece o processo de biodigestão anaeróbica, em que microrganismos decompõem matéria orgânica.
Após o processamento, o digestato é retirado e pode ser destinado como biofertilizante para uso agrícola ou passar por um tratamento simples e ser utilizado na irrigação das áreas ajardinadas da Cidade Universitária. Há três anos, os pesquisadores desenvolvem estudos com o biofertilizante na produção convencional em horta local, na produção hidropônica e nas culturas de cana-de-açúcar, realizadas em parceria com a Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA). Os resultados são animadores, mostrando que o biofertilizante tem características semelhantes às dos fertilizantes minerais.
Á o biogás resultante do biodigestor pode ser destinado tanto à produção de bioeletricidade quanto para conversão em biometano. O biogás que segue para a Unidade de Cogeração de Bioeletricidade e Calor passa por um processo de secagem e limpeza antes de seguir para o conjunto motogerador da unidade, responsável pela produção de energia elétrica e de energia térmica. Um motogerador dos dois motogeradores da unidade é capaz de produzir 75 kW elétricos e 84 kW térmicos, e o outro pode gerar 240 kW de energia elétrica. O sistema está conectado à rede de distribuição elétrica da USP e a energia térmica é reutilizada no aquecimento dos biodigestores.
Outra possibilidade é o biogás seguir para a recém-inaugurada Unidade de Produção de Biometano, que possui uma biorrefinaria capaz de remover as impurezas, separar e armazenar o gás carbônico (CO2) e o metano (CH4), que pode ser utilizado como combustível veicular. Uma tonelada de resíduos pode gerar cerca de 120 metros cúbicos de biometano.
A planta também conta com uma central de monitoramento e controle, estruturas de pesquisa como a horta e o sistema de hidroponia para aplicação do biofertilizante e um dispenser de abastecimento de veículos a biometano (BioGNV).
Inauguração
A cerimônia de inauguração da Usina de Bioenergia e Biofertilizantes com Resíduos Orgânicos foi realizada nesta terça-feira, dia 30 de junho, no Auditório do IEE, e contou com a presença de representantes dos governos federal e estadual, de prefeituras interessadas, de pesquisadores, de associações e entidades representativas do setor e de mais de 20 empresas parceiras.
“Esse é um momento de muita comemoração para a USP porque mostra como a ciência pode impactar toda a sociedade, como a tecnologia que produzimos aqui pode gerar a inovação, trazendo benefícios econômicos e ambientais para toda a sociedade brasileira”, disse a vice-reitora Liedi Bernucci, representando o reitor Aluisio Segurado, na abertura da solenidade.
A secretária estadual de Meio Ambiente, Infraestrutura e Logística, Natália Resende, reforçou que resíduos sólidos e energia estão entre os principais pilares do plano de estratégia climática do Estado de São Paulo. “Muito mais do que números, esse projeto vai provocar uma diferença substancial na vida das pessoas e será uma referência não só para o Brasil, mas para o mundo. Sem essa parceria com a USP, não conseguiríamos avançar da forma como o Estado de São Paulo tem avançado. É com dados, evidências, informação e ciência, que fazemos a economia do conhecimento chegar à porta de cada um dos paulistas”, afirmou a secretária.
O ministro do Meio Ambiente e Mudança do Clima, João Paulo Capobianco, reforçou que “esse projeto torna visível para a sociedade as possiblidades da ciência brasileira, da tecnologia produzida aqui para solucionar desafios relevantes que todos nós enfrentamos. Estamos todos unidos para avançar em algo de enorme relevância, que pode contribuir para a gestão ambiental dos municípios brasileiros, reduzindo a emissão de gases metano, melhorando nossos aterros sanitários, gerando recursos”.
Capobianco também aproveitou para fazer uma homenagem ao professor do Instituto de Física, Ricardo Galvão, e a José Goldemberg, ex-reitor e Professor Emérito da USP e do IEE, que foi seu orientador no doutorado.
Em resposta, Goldemberg lembrou que “o que estamos vendo aqui é a própria natureza da Universidade de São Paulo, que sempre foi uma pioneira em inovações. Antes de ter equipamentos, nós formamos aqui pessoas capazes de pensar e analisar o que significa fazer energia. A tese do Capobianco, por exemplo, mostrava que o reflorestamento era viável. Garanto que se você não tivesse feito aquele estudo, não teria sido capaz de ser um ministro eficaz, responsável por reduzir o desmatamento no Brasil. Essa é a melhor coisa que eu posso dizer sobre a importância deste instituto”.
Estavam presentes na cerimônia o diretor do IEE, Tercio Ambrizzi; o presidente da Agência USP de Cooperação Acadêmica Nacional e Internacional (Aucani) e ex-reitor da USP, Carlos Gilberto Carlotti Junior; o ex-reitor da USP Adolpho José Melfi; o diretor-presidente da SP Regula, João Manoel da Costa Neto, representando o prefeito Ricardo Nunes; a presidente da ABiogás, Josiane Napolitano; o diretor da TPI Brasil, Roberto Ikeda; o deputado federal Arnaldo Jardim; o deputado estadual Antonio Donato Madormo, entre outras autoridades.
Fonte: Jornal da USP
