Viabilidade econômica da geração de energia elétrica por microalgas

Revista Eletrnica Sistemas & Gesto 6 (2011), pp 327-346

Laryssa Ramos Holandaaa Mestre em Engenharia de Produo pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Recife, PE, Brasil

Francisco de Sousa RamosbbProfessor Adjunto da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Recife, PE, Brasil

ANLISE DA VIABILIDADE ECONMICA DA ENERGIA ELTRICA GERADA ATRAVS DAS MICROALGAS

Programa de Ps-Graduao em Sistemas de Gesto, TEP/TCE/CTC/PROPP/UFFDOI: 10.7177/sg.2011.v6.n3.a7

Resumo

Este trabalho analisa a viabilidade econmica de um processo de produo de microalgas para gerao de eletricidade, considerado como uma atividade conjunta com o etanol, de modo a suprir a elevao da demanda prevista de energia ocasionada pelo crescimento econmico do pas. A produo dessa fonte de energia alternativa em conjunto com uma usina de etanol maximiza os ganhos de ambas, alm de trazer benefcios ao meio ambiente, com as microalgas captando o dixido de carbono emitido pela usina de etanol. Atravs de estimativas de custo e produo, uma anlise de investimento do projeto de produo de energia a partir de microalgas feita de acordo com os critrios do valor presente lquido, da taxa interna de retorno e da razo benefcio/custo. O resultado obtido com a aplicao dos trs critrios a confirmao da viabilidade econmica do processo produtivo de microalgas para gerao de bioeletricidade no Brasil.

Palavras-chave: Microalgas. Eletricidade. Anlise de investimento.

Revista Eletrnica Sistemas & GestoVolume 6, Nmero 3, 2011, pp. 327-346DOI: 10.7177/sg.2011.v6.n3.a7

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1. INTRODUO

Atualmente vem crescendo a importncia de estudos que visam solucionar o problema que o crescimento econmico desvinculado de desenvolvimento e o consumo inconsciente nos causou: o aquecimento global, decorrente das excessivas emisses de gases na atmosfera.

Estudos afirmam que o crescimento econmico possui uma grande ligao com o consumo de energia eltrica, dado que quanto maior o poder aquisitivo do indivduo menos satisfeito esse indivduo estar com seus bens e passar a comprar novos, e em maior quantidade, aparelhos eletroeletrnicos, o que gera um aumento na demanda por eletricidade (ANDRADE & LOBO, 1997).

Ao analisarmos o crescimento econmico brasileiro e o aumento da oferta interna de energia OIE, percebe-se que na ltima dcada o Produto Interno Bruto (PIB) tem apresentado taxas de crescimento acima das da oferta de energia, levando a muitas discusses a respeito da capacidade de gerao de energia eltrica do pas. Alm disso, o Ministrio de Minas e Energia divulgou, em seu Plano Decenal de Expanso Energtica 2007/2016 (2007), que estudos realizados por rgos ligados ao setor energtico nacional tm evidenciado a tendncia de que a demanda por energia ir superar a capacidade de gerao do pas.

Essa questo do pas ser ou no auto-suficiente no setor energtico foi mais enfatizada com o evento do apago que ocorreu em 2001, onde foram estabelecidos tetos de consumo de energia para todos os setores da economia nas regies Nordeste, Sudeste e Centro-Oeste, e nos estados do Par, Maranho e Tocantins.

Entre tantas fontes de energia surge uma nova fonte candidata a saciar o aumento na demanda por energia eltrica no pas: a combusto da biomassa de microalgas.

A produo das microalgas reduz, atravs da fotossntese, o dixido de carbono (CO2) em excesso existente na atmosfera, e devolve o oxignio (O2), alm disso, sua queima no libera mais CO2 do que consumido, reduzindo assim o grave problema do efeito estufa.

Dentro do contexto de expanso energtica no pas, a produo de energia atravs das microalgas torna-se uma alternativa possivelmente vivel, tendo em vista as condies propcias de temperatura e a grande costa litornea brasileira.

O objetivo do trabalho analisar a viabilidade econmica do processo produtivo de microalgas para gerao de eletricidade, tentando resolver os problemas do dficit energtico e do uso indiscriminado dos recursos naturais, diversificando a matriz energtica brasileira.

2. CRESCIMENTO ECONMICO E A DEMANDA POR ELETRICIDADE

Com uma rea de 8,5 milhes de km o Brasil o quinto maior pas do mundo depois da Rssia, Canad, China e Estados Unidos. Sua extenso cobre quase a metade da Amrica do Sul (47,3%), fazendo fronteira com dez pases: Argentina, Bolvia, Colmbia, Guiana Francesa, Guiana, Paraguai, Peru, Suriname, Uruguai e Venezuela. O oceano Atlntico estende-se por toda costa leste do pas, oferecendo 7.367 km de orla martima.

Em 2009 o pas se apresentou como oitava economia mundial, atrs apenas dos Estados Unidos, Japo, China, Alemanha, Frana, Reino Unido e Itlia (BANCO MUNDIAL, 2010). O Grfico 2.1 apresenta a evoluo do PIB brasileiro entre os anos de 1995 e 2008, segundo o IBGE (2010). O panorama atual da economia aponta para baixa vulnerabilidade externa, estabilidade monetria e taxas de crescimento contnuas.

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Grfico 2.1: Evoluo do PIB brasileiro entre os anos 1995 a 2008

Fonte: Elaborao prpria a partir dos dados do IBGE (2010)

Como o crescimento da economia o consumo de energia no pas tambm est aquecido, como pode ser visualizado no Grfico 2.2, a demanda por energia foi intensificada a partir do ano de 2001. Isso acontece porque energia um dos principais insumos da indstria, se h incentivos para indstrias no pas o consumo de energia cresce e a economia do pas tambm, se a economia cresce a renda dos trabalhadores aumenta, possibilitando a aquisio de mais eletroeletrnicos, o que mais uma vez, aquece o consumo de energia.

Segundo Andrade e Lobo (1997), a ampliao no consumo de energia eltrica nas residncias certamente decorrente da crescente entrada de aparelhos eletroeletrnicos no ambiente domstico, aumentando assim o estoque total dos mesmos, e provavelmente do maior uso dos equipamentos j existentes. Isso foi permitido por causa da duplicao do PIB brasileiro no perodo de 2002 a 2008, o que aumentou a renda da populao e consequentemente o consumo das famlias.

Grfico 2.2: Evoluo da demanda de energia no Brasil (1995-2008)

Fonte: Elaborao prpria a partir dos dados do Balano Energtico Nacional BEN 2009 (EMPRESA DE PESQUISA ENERGTICA, 2009)

Segundo resultados do Balano Energtico Nacional BEN 2009 (EMPRESA DE PESQUISA ENERGTICA, 2009), ano base 2008, o consumo final energtico por fonte est mostrado no Grfico 2.3


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onde se observa que a eletricidade representa 17% do consumo final ficando atrs apenas do leo diesel 18%, sendo, portanto a segunda forma de energia mais consumida no pas.

Grfico 2.3: Consumo final energtico por fonte no Brasil em 2008


No entanto, ao analisarmos a oferta interna de energia (OIE) e o crescimento econmico brasileiro e percebe-se que, o PIB vem crescendo taxas superiores a oferta de energia, como pode ser visualisado no Grfico 2.4.

Grfico 2.4: Evoluo das taxas de crescimento do PIB e de oferta de energia no Brasil (1996-2008)

Fonte: Elaborao prpria a partir dos dados do IBGE (2010) e Balano Energtico Nacional BEN 2009 (EMPRESA DE PESQUISA ENERGTICA, 2009)

No Brasil, dentre as fontes primrias e secundrias de energia a fonte hidrulica a que mais contribui para produo de energia eltrica (66%) estando os locais produtores em regies quase sempre distantes dos centros consumidores (Grfico 2.5). Com isso so necessrias grandes extenses de linhas de transmisso e instalaes para repartir e distribuir a energia nos centros de consumo.


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Grfico 2.5: Estrutura da oferta de energia eltrica no Brasil em 2008


A investigao de uma nova fonte de energia necessria de modo a diversificar a matriz energtica brasileira, fazendo com que a oferta interna de energia acompanhe o crescimento econmico do pas.

3. AS MICROALGAS COMO FONTE DE ENERGIA1

As algas compreendem vrios grupos de seres vivos aquticos e autotrficos, ou seja, que produzem a energia necessria ao seu metabolismo atravs da fotossntese. Podendo ser divididas em dois grandes grupos: microalgas e macroalgas. As macroalgas marinhas so mais populares por serem maiores e visveis a olho nu. J as microalgas se referem a microrganismos unicelulares algais que tm o corpo formado por um talo, isto , desprovido de raiz, caule e folhas, e possuem clorofilas e/ou outros pigmentos fotossintticos.

Esses microrganismos algais so a forma mais primitiva das plantas unicelulares, e foram responsveis pelo fato que o mundo agora dispe de oxignio. Eles podem ser encontrados em meio marinho, gua doce e no solo e produzem cerca de 60% da biomassa primria na terra.

As microalgas alimentam-se com dixido do carbono, e com utilizao da luz solar transformam o carbono em acares e posteriormente em gorduras. No processo liberam oxignio, igual a todas as outras plantas, mas de forma mais eficiente.

O interesse no estudo de microrganismos fotossintticos, como as microalgas, tem crescido nos ltimos anos, pela importncia destes nas diversas cadeias alimentares e pela possibilidade da aplicao comercial de diversas substncias sintetizadas por estes microrganismos, como, por exemplo, em indstrias alimentar, qumica, cosmtica e farmacutica, e em reas como na nutrio humana e animal.

Alm da abrangente aplicao comercial citada, podem-se obter diferentes tipos de biocombustveis. Estes incluem o metano, hidrognio, bioetanol, ou biodiesel derivado do leo extrado da biomassa. Os produtos energticos obtidos so combustveis limpos, no txicos, biodegradveis e podem ser usados em todos os motores ou aplicaes que usam querosene ou derivados do petro-diesel, incluindo automveis, barcos, centrais de eletricidade, sistemas de aquecimento, geradores e at avies.

1 As informaes contidas nesse captulo foram retiradas de Mulder (2009), exceto quando se fizer referncia a outros autores.


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As microalgas tambm podem gerar energia eltrica com eficincia. Este processo se d atravs da queima da biomassa desses microrganismos, para cada tonelada de biomassa queimada 8,12 MWh so gerados. Essa seria uma alternativa sustentvel para aumentar a oferta de energia eltrica no Brasil, pois a queima da biomassa algal no libera mais CO2 do que foi consumida na produo, por isso se trata de uma energia de emisso zero.

O cultivo de microalgas pode ser realizado em condies no adequadas para a produo de culturas convencionais, no necessitando de terras arveis ou frteis para produo, pois no utiliza o solo como habitat de sustentao. Por esse motivo o solo pode ser desrtico, com baixo valor econmico para outros usos e com alta irradiao solar. Alm disso, a produo dessas algas apresenta custos relativamente baixos de colheita, transporte e de gasto de gua, quando comparados aos de cultivo de plantas. Este cultivo pode ser em meio salino, doce, ou ainda, em alguns casos, em guas residuais de processos industriais ou urbanos.

Para a produo de microalgas necessrio, principalmente de CO2, esses microrganismos apresentam eficincia fotossinttica maior que os vegetais terrestres, com crescimento e acumulo rpido de biomassa vegetal. Ou seja, produzem mais biomassa por hectare em menos tempo. As microalgas tambm so eficientes fixadoras de carbono atmosfrico, fixam mais carbono atravs da fotossntese em muito menos tempo. Estima-se que cada tonelada de biomassa algal produzida consome cerca 1,7 toneladas de CO2 atravs da fotossntese. Isso representa de vinte a quarenta vezes mais do que o absorvido pelas culturas oleaginosas.

Alm de dixido de carbono o cultivo de microalgas precisa de luz para realizar fotossntese, que para minimizar custos a produo deve contar com a luz solar livremente disponvel, apesar das variaes dirias e sazonais nos nveis de luz. A temperatura propcia para a produo deve permanecer entre 25C e 35C, que a temperatura normal do nordeste brasileiro. Por fim, para o crescimento desses microrganismos, so necessrios nutrientes, como ferro, potssio, fsforo e nitrognio.

A natureza unicelular desses seres assegura uma biomassa com mais pureza bioqumica, ao contrrio das plantas terrestres que tem compostos diferentes em diferentes partes do vegetal (frutos, folhas, sementes e razes).

As microalgas possuem produo contnua, ou seja, no segue regime de safra e a colheita diria. A Nannochloropsis oculata ou Chlorella vulgaris so algas de alta produo, com perodos de dobragem variando de 4 a 24 horas.

No cultivo de microalgas podem ser utilizados resduos de outras produes, como guas residuais contaminadas com resduos orgnicos de processos industriais, e o sequestro do dixido de carbono (CO2) - mitigao dos efeitos nocivos da atividade industrial. A exemplo desse processo o projeto da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Furg) implantou na usina a carvo de Candiota 14 tanques postados ao lado da termoeltrica que serviro para a criao das algas, com o intuito de capturar parte das emisses de gases desta usina.

Atualmente muitos pesquisadores e produtores comerciais vm desenvolvendo diversas tecnologias de cultivo utilizadas para produo de biomassa de microalgas. Esses sistemas de produo podem ser divididos em dois grupos: os a cu aberto (exposio total ao ambiente) e o cultivo em fotobiorreatores.

O cultivo em sistemas de tanques a cu aberto tem sido usado desde a dcada de 1950 e o mais utilizado atualmente, porque eles custam menos para construir e operar. Geralmente um canal de circuito fechado de recirculao, construdo de concreto e cho batido, podendo ser forrado com plstico branco. Com cerca de 30 cm de profundidade, possui uma roda de ps que opera o tempo todo para impedir a sedimentao. Diariamente a cultura alimentada continuamente na frente da roda de ps, onde o fluxo comea, como pode ser observado na Figura 3.1.


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Figura 3.1: Esquema de um tipo de cultivo a cu aberto.

Fonte: Chisti (2007)

Segundo Teixeira & Morales (2006), esse tipo de cultivo permite colheitas anuais de cerca de 180 toneladas por hectare. A produtividade reduzida pela possibilidade existente de contaminao (competio) e predao por parte de outros microrganismos. um sistema pouco sofisticado, pela impossibilidade de controlar parmetros biolgicos e fsico-qumicos. Por ser um sistema a cu aberto a captao do CO2 no eficiente, havendo perdas para atmosfera. Neste tipo de cultivo o consumo de gua superior alm dos circuitos ocuparem muito espao.

Por outro lado, o cultivo em fotobiorreatores proporciona um volume maior da produo, por ser possvel garantir intervalos timos de parmetros que favorecem o crescimento das espcies, alm de se obter, pela ausncia de contaminao, um produto final (biomassa algal) semelhante produzida anteriormente, de modo a garantir a qualidade e quantidade dos compostos a extrair.

A produo de microalgas dentro de um fotobiorreator cria um ambiente propcio em termos de luminosidade e temperatura produo de microalgas que constituiro a matria-prima para a produo de biomassa.

Um fotobiorreator tubular consiste de uma matriz de tubos transparentes que so montados e alinhados em postos, e normalmente so feitos de plstico, PET, acrlico ou vidro. Os tubos so coletores solares que geralmente possuem 10 cm de dimetro ou menos. O dimetro do tubo limitado porque a luz no penetra to profundamente no caldo denso da cultura, o que necessrio para garantir uma alta produtividade da biomassa no fotobiorreator.

Os tubos so colocados em horizontal paralelamente uns aos outros, so muitas vezes organizados como uma cerca, na tentativa de aumentar o nmero de tubos que podem ser acomodados em uma determinada rea. O cho embaixo do coletor solar muitas vezes pintado de branco para aumentar a refletncia. Como pode ser observado na Figura 3.2, o caldo de microalgas distribudo a partir de um tanque para os tubos e depois retorna para o tanque de recirculao.

Uma bomba, um sistema de vlvulas e ligaes adequadas permitem a passagem e controle do fluxo entre os reatores e o tanque. As microalgas reproduzem-se a um ritmo elevado nos tubos do fotobiorreator e, seguidamente vo para o depsito sendo, no momento propcio, colhidas no fundo, e canalizadas para um dispositivo que separa as microalgas da gua. A gua deve ser reutilizada para aproveitar os nutrientes nela contida e reduzir o consumo de gua, esse processo pode ser melhor visualizado na Figura 3.3.


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Figura 3.2: Esquema dos fotobiorreatores

Fonte: Excalibur Project (2010)

Figura 3.3: Esquema dos fotobiorreatores e reciclagem de gua

Fonte: Mulder & Oliveira (2010)

Alm da vantagem de consumir pouca gua, os fotobiorreatores ocupam pouco espao, um metro quadrado de rea usada para cultivo de microalgas pode ser estendido verticalmente produzindo centenas de vezes mais do que algumas plantaes no mesmo espao, no precisando derrubar mata nativa.

4. PROCESSO PRODUTIVO PROPOSTO

A gerao de eletricidade atravs da queima da biomassa algal no Brasil seria uma alternativa sustentvel para aumentar a oferta de energia do pas e resolver os gargalos de infra-estrutura que dificultam a entrada de investimentos privados impedindo o crescimento da economia.

Com o intuito de maximizar a produo dessa fonte de energia Mulder & Oliveira (2010) desenvolveram um projeto do processo produtivo de modo a se realizar em conjunto com a produo de etanol de uma usina de cana-de-acar que usa o bagao da cana para a gerao de energia eltrica como subproduto. O fluxo do processo de produo elaborado pode ser visualizado na Figura 4.1.


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Os custos de produo de microalgas para a gerao de bioeletricidade so reduzidos quando o processo feito em conjunto com a produo de uma usina de cana-de-acar, pois todo CO2 emitido pelo processo de fermentao do etanol absorvido pelas algas. Para cada 1.000 litros produzidos de lcool so emitidos 800 kg de CO2 que suficiente para produzir 470 kg de biomassa algal, esta quantidade queimada gera cerca de 3,82 MWh.

Alm de todo CO2 necessrio para a produo de microalgas, tambm se tem custo zero com a gua utilizada no processo, pois pode ser utilizada a gua do sistema de lavagem da cana.

Como j mencionado, a produo de algas necessita de luz para a realizao da fotossntese. Nesse processo produtivo seria utilizada a luz solar durante o dia e o uso de lmpadas durante a noite, pois a produo seria em larga escala e necessitaria realizar fotossntese durante a noite tambm.

A produo das microalgas se daria em fotobiorreatores construdos de acordo com a quantidade desejada a ser produzida. Nos fotobiorreatores as algas so alimentadas com nutrientes e CO2, e atravs da fotossntese se reproduzem e liberam oxignio (O2). Para cada tonelada de CO2 absorvida so liberados cerca de 500 kg de O2. Esse O2 pode ser vendido gerando receita para a produo de microalgas.

Depois da separao do O2, as algas passam por um processo de engorda at chegar ao processo de colheita. Em seguida so separadas da gua em um processo no qual o ar inserido por baixo de um compartimento onde o caldo (gua + microalgas) est armazenado formando muitas bolhas, fazendo com que, atravs de um processo de decantao, as microalgas se concentrem na superfcie separando-as da gua.

Figura 4.1: Fluxo do processo produtivo de microalgas



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Depois da separao do O2, as algas passam por um processo de engorda at chegar ao processo de colheita. Em seguida so separadas da gua em um processo no qual o ar inserido por baixo de um compartimento onde o caldo (gua + microalgas) est armazenado formando muitas bolhas, fazendo com que, atravs de um processo de decantao, as microalgas se concentrem na superfcie separando-as da gua.

Na fase de separao, existe ainda um retorno para as guas recicladas contendo os nutrientes e adubos ainda existentes na gua, permitindo reaproveitamento dos mesmos assim como da gua.

Depois de extradas as microalgas passam por um processo de secagem no qual utilizada gua quente em um processo exemplificado na Figura 4.2. A gua utilizada nessa fase aquecida pelo calor proveniente da combusto nas caldeiras.

Figura 4.2: Processo de secagem das microalgas


Depois de seca a biomassa est pronta para ser queimada e gerar energia eltrica. A combusto da biomassa das algas deve ser realizada nas mesmas caldeiras utilizadas na queima do bagao da cana, gerando bioeletricidade.

O processo em conjunto com a usina de etanol maximiza a produo de microalgas. Desse processo obtm-se receitas oriundas de crditos de carbono, venda de oxignio puro e energia eltrica.

Atualmente a maioria das usinas de cana-de-acar do pas gera energia eltrica2, porm a produo sucroalcooleira s est em atividade durante a safra da cana, no restante do ano os equipamentos ficam ociosos. Desse modo, a eletricidade de microalgas seria um produto complementar ao bagao da cana nos meses de safra e substituto no restante do ano.

A produo de microalgas aumentaria a produtividade da indstria de etanol, atravs da utilizao dos resduos de seu processo produtivo capaz de produzir biomassa com baixo consumo energtico para a gerao de bioeletricidade nas instalaes existentes.

O sequestro de carbono reduziria o ndice de emisso da usina, melhorando a percepo de sustentabilidade da produo de etanol perante a comunidade e os mercados internacionais.

2 Segundo a ANEEL (2002) existem 319 usinas no Brasil que produzem eletricidade, possuindo capacidades de gerao de at 111 MWh (Usina Bonfim, em Guariba/SP).


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4.1. ESTIMAO DO INVESTIMENTO NECESSRIO

Para a gerao de 10MWh de bioeletricidade necessrio a produo de 30 toneladas de microalgas por dia, para isso preciso a absoro de 51 toneladas de CO2 sem custo nenhum, pois essa quantidade emitida diariamente pelas usinas de etanol.3

Para a produo de microalgas ser implantada seria necessrio investimento em mo de obra, na instalao da iluminao, na confeco dos fotobiorreatores e dos sistemas de separao e secagem das algas.

Para a produo de 30 toneladas de algas preciso a confeco de 50 fotobiorreatores. Cada fotobiorreator constitudo de 3 reatores de 30 tubos de altura com 15 metros de comprimentos montados longitudinalmente aos pares. Os tubos devem ser ligados nos extremos de modo a formar uma serpentina.

Para a construo de 50 fotorreatores sero necessrios tubos PET transparentes de 5 metros, com dimetro interno de 72 mm e 3 mm de parede, alm de luvas de juno, joelhos de 90, vlvulas, tanques de 10 m3, bombas peristlticas, abraadeiras e estruturas montantes totalizando um investimento de R$ 1.080.180,00 (os custos e as quantidades de cada material esto listados na Tabela 4.1).

Tabela 4.1: Custo dos materiais para confeco dos fotobiorreatores a preos correntes de 2010

Material Unidade Preo da unidade (R$) Total (R$)

Tubos PET 27.000 8,84 238.680,00Luvas de juno 18.000 3,50 63.000,00Joelhos 90 18.000 3,75 67.500,00Vlvulas 300 120,00 36.000,00Tanques de 10m3 50 3.500,00 175.000,00

Bombas Peristlticas 50 4.000,00 200.000,00

Abraadeiras 75.000 2,00 150.000,00Estrutura Montante 1.050 142,85 150.000,00Fotobiorreatores 50 - 1.080.180,00

Fonte: Elaborao prpria, com dados/estimativas de Mulder & Oliveira (2010)

Para a iluminao noturna o investimento em um sistema de captao de energia solar reduziria o custo mensal com energia. Para a iluminao dos fotobiorreatores so necessrios 400 coletores solar cada um custando R$ 250,00, totalizando um investimento de R$ 100.000,00.

Estima-se que para construo dos processos de separao e secagem das algas preciso um investimento de R$ 200.000,00 em cada processo. Com mo-de-obra o investimento estimando de R$ 1.300.000,00. Os investimentos na implantao do processo produtivo de microalgas podem ser visualizados na Tabela 4.2.

Ao compararmos com os investimentos na produo de outras fontes de energia alternativa pode-se comprovar que a gerao atravs das microalgas apresenta investimento inferior, pois, segundo a Agncia de Desenvolvimento Econmico de Pernambuco (Addiper), 12 turbinas elicas que esto sendo instaladas em Pernambuco iro gerar 8 MWh com um investimento de R$ 150 milhes. Com relao energia solar, segundo a ANEEL (2002), para a gerao de 10 MWh necessrio um investimento de R$ 115 milhes, esse valor explicado pelo alto custo das clulas solares, que fazem a converso da radiao solar para energia eltrica.

3 Para captao de 51 toneladas de CO2 necessrio que uma usina produza aproximadamente 64 mil litros de etanol por dia, a maioria das usinas tem produo superior, como o caso da Usina Itaenga, em Pernambuco, que produz cerca de 400 mil litros por dia (Grupo Petribu, 2010).


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Tabela 4.2: Estimativa dos investimentos necessrios para a produo de microalgas a preos correntes de 2010

Processo Investimento (R$)Fotobiorreatores 1.080.180,00Iluminao 100.000,00Separao 200.000,00Secagem 200.000,00Mo de obra 1.300.000,00Total 2.880.180,00


Aps a implantao a produo de microalgas apenas apresentar custos mensais de operao, sem necessidade de outros investimentos.

4.2. ESTIMAO DOS CUSTOS DE PRODUO

Os custos de operao correspondem aos nutrientes para alimentao das algas, mo-de-obra e a energia do processo, com a exceo da iluminao dos fotobiorreatores fornecida pelo sistema de captao solar, e da energia gasta para aquecer a gua na fase de secagem das algas. preciso cerca de 7 MWh para aquecer toda a gua necessria para a secagem das algas, esse consumo no contabilizado como custo porque a queima da biomassa algal gera calor que suficiente para a secagem, sem custo, pois o calor das caldeiras geralmente perdido sem adicionar valor agregado para o produto final. Na Tabela 4.3 so apresentados os custos de operao do processo de produo proposto, considerando 30 dias no ms e 200 dias no ano (produzindo apenas nos meses que a usina de etanol se encontra ociosa).

Tabela 4.3: Estimativa dos custos de operao do processo de produo das microalgas a preos correntes de 2010

Descrio Custo/Ms (R$) Custo/ano (R$)

CO2 0 0gua 0 0Nutrientes 12.000,00 80.000,00

Iluminao dos Fotobiorreatores 0 0

Energia do Processo 6.000,00 40.000,00Energia da Secagem 0 0Mo de obra 6.000,00 40.000,00Total 24.000,00 160.000,00


4.3. ESTIMAO DAS RECEITAS

O processo de produo de algas alm de gerar 10 MWh de eletricidade, gerando receitas, tambm obtm-se receita com a venda do O2 liberado na produo das microalgas, no entanto, essa receita no ir ser considerada pois no se tem idia dos custos dos equipamentos para captao e armazenamento do oxignio. Na gerao de 10 MWh so liberados 25,5 toneladas de O2 por dia atravs da absoro de 51 toneladas de CO2, que tambm gera receitas para o processo, remunerando cada tonelada de CO2 absorvida. Na Tabela 4.4 esto listadas as receitas obtidas com a produo de microalgas, considerando 30 dias do ms e apenas 200 do ano (considerando a produo apenas nos meses de ociosidade da usina).


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Tabela 4.4: Receitas oriundas do processo produtivo de microalgas

Produo Preo da unidadeQuantidade/

MsReceita/Ms (R$)

Quantidade/Ano

Receita/Ano (R$)

Bioeletricidade 156,00/ MWh 7.200 MWh 1.123.200,00 48.000 MWh 7.488.000,00

Crditos de Carbono

31,50/ tonelada 1.530 toneladas 48.195,00 10.200 toneladas 321.300,00

Total - 1.171.395,00 7.809.300,00Fonte: Elaborao prpria, com dados/estimativas de Mulder & Oliveira (2010)

Tendo em mos as estimativas de investimentos, custos e receitas, de grande relevncia verificar a viabilidade econmica do projeto de implantao do processo de produo de energia eltrica atravs da queima da biomassa de microalgas no Brasil.

5. METODOLOGIA

Por meio de alguns critrios da matemtica financeira objetiva-se fazer uma anlise da viabilidade econmica da implantao do processo produtivo de microalgas a fim de gerar energia alternativa no Brasil. Atravs da anlise de investimentos tm-se instrumentos para a tomada de deciso econmico-financeira.

O investimento entendido como toda aquela aplicao de recursos no presente objetivando auferir receitas lquidas futuras, tanto atravs da produo/elaborao de novos bens e servios, como na expanso de uma atividade econmica.

Para avaliar a viabilidade econmica do processo produtivo de microalgas sero adotados os seguintes critrios da anlise de investimento: Valor Presente Lquido, Taxa Interna de Retorno e, a Razo Benefcio Custo.

Todos os critrios levam em considerao a taxa mnima de atratividade, que a taxa de mercado financeiro, a qual remunera o capital aplicado no fluxo de caixa.

Na anlise ser levado em considerao o investimento na implantao, os custos de operao (produo) e as receitas provenientes da produo de microalgas.

5.1. CRITRIO DO VALOR PRESENTE LQUIDO (VPL)

Segundo Ferreira (2000), esse critrio mensura o lucro ou prejuzo lquido de um projeto antes de sua implementao, recebendo como resposta o VPL do projeto em anlise. Com a equao (5.1) obtemos o VPL do projeto. Para o projeto em anlise apresentar viabilidade econmica precisa oferecer um VPL positivo.

(5.1)

onde:

VPL = Valor presente lquido do projeto de investimento;

I = Investimento ou capital aplicado;


340

Rt (t = 0, 1, 2, ..., n) = Receita ou benefcio financeiro ao final do perodo t;

Ct (t = 1, 2, ..., n) = Custo ou despesa financeira ao final do perodo t;

n = Vida til, vida produtiva ou horizonte de planejamento da alternativa analisada;

iM = Taxa mnima de atratividade fornecida pelo mercado financeiro ou custo de oportunidade do capital a investir.

Para a anlise da viabilidade do projeto do processo produtivo das microalgas alm do clculo do VPL, ser feita uma anlise de sensibilidade correlacionando o VPL com um intervalo de taxas mnimas de atratividade para determinar a que taxas o investimento vivel.

5.2. CRITRIO DA TAXA INTERNA DE RETORNO (TIR)

A avaliao econmica atravs desse critrio simplesmente a determinao de uma taxa incgnita i na equao (5.1), representativa do VPL, igualando a zero. Essa incgnita a taxa interna de retorno da alternativa de investimento. O resultado significa a prpria taxa de lucro peridica do projeto analisado (FERREIRA, 2000).

O parmetro que ir decidir sobre a viabilidade econmica do projeto ser o custo de oportunidade do capital a investir, representado pela taxa mnima de atratividade (iM). O confronto entre a taxa interna de retorno do projeto (i) e a taxa mnima de atratividade (iM) indicar se h ou no retorno quando se executa o projeto em anlise. Compreendendo:

Se i > iM = o projeto rentvel economicamente e, portanto, dever ser realizado.

Se i < iM = o projeto deve ser rejeitado economicamente e o investimento deve ser aplicado no mercado de capitais.

Se i = iM = indiferena na aplicao dos recursos financeiros.

No projeto em anlise ser determinada a TIR e o confronto com a taxa mnima de atratividade deve ser feito, determinando se o processo produtivo das microalgas apresenta retorno.

5.3. CRITRIO DA RAZO BENEFCIO/CUSTO (B/C)

O indicador deste critrio consiste na relao entre o valor presente dos benefcios e o valor presente dos custos, afirmando-se que o projeto economicamente vivel quando esse indicador - R(iM) - for maior que a unidade, ou, no limite, igual a esta, no mnimo.

(5.2)

A sistemtica da razo benefcio/custo a seguinte:

(5.3)


DOI: 10.7177/sg.2011.v6.n3.a7

341

onde:

R(iM) = Razo benefcio/custo atualizado taxa mnima de atratividade (iM);

Bt = Benefcios na data t;

Ct = Custo na data t;

iM = Taxa mnima de atratividade.

Na anlise benefcio/custo do processo produtivo de microalgas o custo ser interpretado como os custos de investimento na implantao e custos de operao (cultivo, extrao e produo), e os benefcios esto relacionados s receitas anuais oriundas da bioeletricidade e dos crditos de carbono.

5.4. DADOS

Os dados utilizados nesse trabalho so estimativas feitas pelos pesquisadores Jan Mulder e Paulo Oliveira (2010) das quantidades dos materiais necessrios para construo do processo produtivo, com base em experimentos em laboratrio/prottipo, aliados a uma pesquisa de preos feita em diversas empresas. Vale ressaltar que as estimativas foram necessrias, devido o mtodo de produo ser inovador, no possuindo dados precisos desse tipo de processo produtivo. J os dados de demanda e oferta de eletricidade no Brasil foram retirados do Balano Energtico Nacional.

6. RESULTADOS

Atravs das estimativas dos custos e receitas anuais oriundas do processo de produo de microalgas em conjunto com a produo em uma usina de etanol esquematizou-se um fluxo de caixa para um perodo de 8 anos, que a vida til do investimento, pois no 9 ano estima-se que alguns equipamentos estaro defasados e outros precisando de manuteno, sendo necessrio um novo investimento. Como pode ser visto no fluxo de caixa da Figura 6.1, com um investimento estimado de R$ 2.880.180,00 na implantao do processo, obtm-se receitas anuais de R$ 7.809.300,00, provenientes da venda de bioeletricidade e da aquisio dos crditos de carbono, e tendo custos de produo anuais de R$ 160.000,00.

Figura 6.1: Fluxo de caixa da movimentao financeira da produo de microalgas

Fonte: Elaborao prpria

Como j mencionado, o valor presente lquido (VPL) mensura o lucro ou prejuzo lquido de um

projeto antes de sua implementao. Para a avaliao do projeto em anlise adotou-se uma taxa de juros de 12% ao ano, que aproximadamente a taxa de juros aplicada no mercado financeiro, essa seria a taxa mnima de atratividade (iM), ou seja, o custo de oportunidade do capital a investir nesse projeto. Com a adoo da taxa de juros o VPL desse projeto :


342

(5.1)

Sob a tica do critrio do valor presente lquido o investimento no projeto de produo de microalgas vivel, pois o VPL deste maior que zero.

Ainda de acordo com o critrio do VPL pode-se afirmar que a partir do primeiro ano de produo j se tem todo o retorno do investimento feito no incio, e ainda obtm-se lucro lquido de R$ 3.949.552,14, como pode ser acompanhado a seguir:

(5.1)

A determinao da taxa interna de retorno (i) para esse projeto importante para determinar se a produo rentvel economicamente.

(5.1)

Como a TIR (i) superior ao custo (real) de oportunidade do capital a investir (iM) o projeto da produo de microalgas apresenta rentabilidade econmica e, portanto, vivel.

O Grfico 6.1 expe uma anlise de sensibilidade do VPL desse projeto em relao s taxas de juros. O VPL decrescente com as taxas de juros, anulando-se exatamente para uma taxa idntica taxa interna de retorno (i). Dessa forma, o investimento no projeto do processo produtivo de microalgas vivel at uma taxa de 265,57% ao ano.


DOI: 10.7177/sg.2011.v6.n3.a7

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Grfico 6.1: Valor presente lquido do projeto correspondente s taxas de juros

Fonte: Elaborao prpria

O ultimo critrio para avaliao desse investimento a razo benefcio/custo, onde os benefcios so as receitas anuais e os custos so os custos de produo anuais e custo de investimento de implantao.

(5.2)

(5.3)

A uma taxa de 12% ao ano o projeto oferece benefcio lquido de R$ 38.793.789,23 superior ao custo lquido de R$ 3.675.002,36, gerando uma razo benefcio custo de 10,55 R(12%) > 1 afirmando que o projeto de implantao do processo produtivo de microalgas em conjunto com uma usina de etanol economicamente vivel.


344

7. CONCLUSO

Neste trabalho analisou-se o potencial produtivo das microalgas, que alm de sua aplicabilidade em diversas reas como na produo de biocombustveis e em indstrias alimentar, qumica, cosmtica e farmacutica, tambm revela grande potencial na produo de eletricidade.

Um processo produtivo de microalgas para gerao de energia eltrica foi proposto a fim de suprir a crescente demanda por eletricidade no Brasil, devido ao forte crescimento econmico do pas ocorrido nos ltimos anos e previsto para os prximos anos.

O processo produtivo de microalgas em conjunto com a produo de uma usina de etanol maximiza a produo dessa ultima, pela oportunidade de obter ganhos alm dos meses de safra, reduzindo a ociosidade do maquinrio, alm de maximizar tambm a produo de microalgas, reduzindo custos de investimento e produo. Alm disso, pde-se verificar a oportunidade de agregar valor a produo de microalgas atravs dos crditos de carbono e da produo de oxignio.

Atravs de estimativas de custos e receitas fez-se uma anlise da viabilidade econmica da implantao do processo produtivo de microalgas no pas, gerando bioeletricidade.

Para a anlise do investimento no projeto de produo de microalgas utilizou-se os critrios do valor presente lquido, da taxa interna de retorno e da razo benefcio/custo.

O resultado obtido foi o mesmo atravs dos trs critrios, a afirmao que o projeto do processo produtivo de microalgas rentvel, ou seja, apresenta viabilidade econmica. E o retorno do investimento se d logo no primeiro ano de produo.

Apesar da restrio de no conseguir trabalhar com dados de produo real, pois ainda no existem, sendo necessrio utilizar estimativas, o trabalho d sua contribuio no sentindo de fornecer a comprovao que a produo de eletricidade atravs da combusto da biomassa algal vivel para o Brasil, dando subsdios para o projeto de produo ser posto em prtica, reduzindo os gargalos de infra-estrutura que dificultam o crescimento econmico do pas.

8. REFERNCIAS

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ANALYSIS OF THE ECONOMIC FEASIBILITY OF ELECTRICITY GENERATED BY FROM MICROALGAE

Abstract

This study examines the economic viability of a production process of microalgae to generate electricity, considered as a joint activity with ethanol in order to meet rising demand provided energy caused by the countrys economic growth. The production of this alternative energy source in conjunction with an ethanol plant maximizes the gains of both, and bring benefits to the environment, with the microalgae capturing the carbon

dioxide emitted by the ethanol plant. Through production and cost estimates, an investment analysis of the project to generate energy from microalgae is done according to the criteria of net present value, internal rate of return and the ratio of benefit to cost. The result obtained by applying the three criteria is to confirm

the economic viability of the production process of microalgae to generate bio-electricity in Brazil.

Keywords: Microalgae. Electricity. Investment analysis.

Documents

Viabilidade econômica da geração de energia elétrica por microalgas