UNIÃO DINÂMICA DE FACULDADES CATARATAS FACULDADE DINÂMICA DAS CATARATAS CURSO ENGENHARIA AMBIENTAL Missão: “Formar Profissionais capacitados, socialmente responsáveis e aptos a promoverem as transformações futuras” ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICO-FINANCEIRA DO USO DO BIOGÁS COMO FONTE DE ENERGIA ELÉTRICA EDILMAR SIQUEIRA DA SILVA Foz do Iguaçu - PR 2010 EDILMAR SIQUEIRA DA SILVA ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICO-FINANCEIRA DO USO DO BIOGÁS COMO FONTE DE ENERGIA ELÉTRICA Trabalho Final de Graduação apresentado à banca examinadora da Faculdade Dinâmica das Cataratas (UDC), como requisito para obtenção do grau de Engenheiro Ambiental. Orientador: Prof.° Carvalho Lobão. Foz do Iguaçu – PR 2010 Dr. Elídio de S586a Silva, Edilmar Siqueira da Análise da viabilidade econômico-financeira do uso do biogás como fonte de energia elétrica / Edilmar Siqueira da Silva - Foz do Iguaçu: UDC / 2010. Orientador: Dr. Elídio de Carvalho Lobão Trabalho de Conclusão de Curso - (TCC) Faculdade Dinâmica das Cataratas 1. Estação de Tratamento de Esgotos 2. Biomassa 3. Geração de Energia. CDU: 504 TERMO DE APROVAÇÃO UNIÃO DINÂMICA DE FACULDADES CATARATAS ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICO-FINANCEIRA DO USO DO BIOGÁS COMO FONTE DE ENERGIA ELÉTRICA TRABALHO FINAL DE GRADUAÇÃO PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE BACHAREL EM ENGENHARIA AMBIENTAL Acadêmico: Edilmar Siqueira da Silva Orientador: Prof.° Dr. Elídio de Carvalho Lobão Nota Final Banca Examinadora: Prof.ª Ms. Angela Lemos Prestes Marcondes Prof.º Dr. Carlos Roberto Mendonça da Rocha Foz do Iguaçu, 03 de dezembro de 2010. IV DEDICATÓRIA Aos meus pais pelo grande incentivo dispensado e presença constante em toda minha caminhada. À minha esposa, por tudo que passamos neste período, a paciência com que suportou minhas ausências durante meus estudos e principalmente, seu carinho único, que me encoraja dia a dia nesta empreitada. Sem você, eu não teria chego aqui. V AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus por vencer mais uma etapa, ao executar este trabalho. À minha família, que realmente são parte fundamental da minha vida. Sem seu apoio, a realização deste trabalho não teria sido possível. Ao professor e orientador Elídio Lobão, pela sua valiosa orientação, sempre disponível para guiar meu raciocínio. Aos professores, pela dedicação, profissionalismo e amizade durante todo o período do curso. Aos colegas de faculdade parceiros nos estudos e trabalhos, por suas amizades e apoio nos altos e baixos enfrentados durante o curso, além do companheirismo e fundamental contribuição nos trabalhos acadêmicos. À União Dinâmica de Faculdades Cataratas, que ofereceu todas as condições para a minha formação profissional, acadêmica e pessoal. Enfim, agradeço a todos aqueles que contribuíram de forma direta e indireta na conclusão deste trabalho. VI “Bom mesmo é ir à luta com determinação, abraçar a vida com paixão, perder com classe e vencer com ousadia... Pois o triunfo pertence a quem se atreve.” Charles Chaplin VII SILVA, Edilmar Siqueira. Análise da viabilidade econômico-financeira do uso do biogás como fonte de energia elétrica. Foz do Iguaçu, 2010. Projeto de Trabalho Final de Graduação - Faculdade Dinâmica de Cataratas. RESUMO O Brasil é um país que se destaca no uso de fontes renováveis de energia, principalmente derivada das usinas hidroelétricas e etanol, proveniente da cana de açúcar. Entretanto, existe ainda, com pouco aproveitamento, um enorme potencial de energia proveniente da biomassa residual, que permanece como subproduto em diversas atividades, como por exemplo, restos de colheita, esterco animal, plantações energéticas e efluentes domésticos e agroindustriais. O não aproveitamento desta biomassa residual implica, muitas vezes, em um passivo ambiental, como é o caso do lodo proveniente do tratamento de esgotos. O biogás gerado pelo tratamento anaeróbico de esgoto é um combustível que pode ser utilizado num motor de combustão interna para geração de energia elétrica em vários processos, rural ou industrial, contribuindo desta forma para redução dos custos de produção. Diante do exposto, neste trabalho será realizada uma discussão sobre a viabilidade econômico-financeira e ambiental da utilização de biogás como combustível para geração de energia em estações de tratamento de esgotos. Esta análise será realizada levando-se em conta tanto os custos da implementação do sistema quanto o fluxo de caixa ao longo da vida útil do mesmo, que inclui custos de manutenção e renda gerada a partir da produção de energia. Aspectos intangíveis também serão discutidos, como os ganhos ambientais e sociais da implantação do sistema. A estação Ouro Verde, de propriedade da SANEPAR, em Foz do Iguaçu, servirá de referência para o presente estudo, face às particularidades encontradas no local, como um projeto piloto de geração de energia distribuída via biogás ali implantado e a interação do autor com a empresa, sendo o mesmo empregado da companhia. Palavras-Chave: estação de tratamento de esgotos – biomassa – geração de energia VIII SILVA, Edilmar Siqueira. Analysis of economic and financial feasibility of using biogas as a source of electrical energy. Foz do Iguaçu, 2010. Project to Completion of Course Work - Faculdade Dinâmica de Cataratas. ABSTRACT The Brazil is a country that stands in the use of renewable energy sources, mainly derived from hydroelectric power plants and ethanol from sugar cane. However, there is, with little use, a huge potential for energy from biomass residual, which remains as a byproduct in various activities, for example, scraps of harvest, animal manure, energy crops and domestic effluents and agroindustriais. Not availing this residual biomass implies, often, in an environmental liability, as is the case of the sludge from sewage treatment. The biogas generated by anaerobic treatment of wastewater is a fuel that can be used in an internal combustion engine to generate electricity in various industrial processes, or rural, thereby contributing to reducing production costs. Given the above, in this work will be held a discussion on the economic-financial viability and environmental use of biogas as fuel for power generation in sewage treatment plants. This analysis will be performed taking-into account the costs of implementing the system as the cash flow over the useful life of the same, which includes maintenance costs and income generated from energy production. Intangible aspects will also be discussed, such as environmental and social gains the implantation of the system. The station Ouro Verde, ownership of SANEPAR, in Foz do Iguaçu, will serve as a reference to this study, given the peculiarities encountered in place, as a pilot project generation of energy distributed via biogas ali deployed and author interaction with the company, being the same employee of the company. Keywords: sewage treatment plant - biomass - power generation. IX LISTA DE FIGURAS Figura 01: Reator UASB. ........................................................................................... 18 Figura 02: Entrada do efluente – Distribuidor central ................................................ 18 Figura 03: Vista interna dos difusores até o leito de fundo do reator ........................ 19 Figura 04: Composição média dos gases presentes no biogás ................................ 21 Figura 05: Fluxo de caixa simplificado ...................................................................... 35 Figura 06: Sistema proposto para coleta, armazenagem de biogás e geração de energia elétrica. ......................................................................................................... 38 X LISTA DE TABELAS Tabela 01 - Equivalência energética de 1 m3 de biogás ........................................... 27 Tabela 02 – Custo total de implantação do projeto de geração de energia distribuída .................................................................................................................................. 43 Tabela 03 – Potencial de geração da ETE Ouro Verde ............................................ 45 Tabela 04 – Apresentação dos resultados auferidos pelo projeto ............................. 46 Tabela 05 – Custos variáveis .................................................................................... 47 Tabela 06 – Valores da depreciação ......................................................................... 48 Tabela 07 – Fluxo de caixa – Ano 0 ao ano 4 ........................................................... 50 Tabela 08 – Fluxo de caixa – Ano 5 ao ano 9 ........................................................... 51 Tabela 09 – Fluxo de caixa – Ano 10 ao ano 14 ....................................................... 52 Tabela 10 – Fluxo de caixa – Ano 15 ao ano 19 ....................................................... 53 Tabela 11 – Fluxo de caixa – Ano 20 ao ano 24 ....................................................... 54 Tabela 12 – Fluxo de caixa – Ano 25 ........................................................................ 55 XI LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica BACEN - Banco Central do Brasil CH4 - Metano CO2 - Dióxido de carbono CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente COPEL - Companhia Paranaense de Energia DBO - Demanda biológica de oxigênio DQO - Demanda química de oxigênio EMATER - Instituto Paranaense de Assistência Técnica e Extensão Rural ETE - Estação de tratamento de esgoto GLP - Gás liquefeito de petróleo H2 - Hidrogênio H2S - Gás sulfídrico Hz - Hertz INPC - Índice Nacional de Preços ao Consumidor ISO - International Organization for Standardization Kg - Kilograma kVA - Kilovolt ampere kW - Kilowatt kWh - Kilowatt/hora l - Litro M2 - Metros quadrados M3 - Metros cúbicos MDL - Mecanismo de desenvolvimento limpo MWh - Megawatt/hora N2 - Nitrogênio NOX - Óxido de nitrogênio PCI - Poder calorífico inferior PCS - Poder calorífico superior PPB - Partes por bilhão XII PTI - Parque Tecnológico Itaipu PUREFA - Programa de uso racional de energia e fontes alternativas RALF - Reator anaeróbico de leito fluidizado RPM - Rotação por minuto SABESP - Companhia de saneamento básico de São Paulo SANEPAR - Companhia de saneamento do Paraná SELIC - Sistema Especial de Liquidação e de Custódia TIR - Taxa interna de retorno TMA - Taxa mínima de atratividade UASB - Up-flow anaerobic sludge blanket UNFCC - United Nations Framework Convention on Climate Change USP - Universidade de São Paulo VPL - Valor presente líquido XIII SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 15 2 REFERENCIAL TEÓRICO..................................................................................... 17 2.1 ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTOS .................................................. 17 2.1.1 Tecnologia empregada no tratamento de esgotos ...................................... 17 2.2 BIOGÁS ............................................................................................................... 20 2.2.1 Histórico e conceitos ..................................................................................... 20 2.2.2 Produção e aproveitamento do biogás ........................................................ 22 2.2.3 Aspectos econômicos e ambientais da utilização do biogás .................... 24 2.3 GERAÇÃO DISTRIBUIDA ................................................................................... 27 2.3.1 Geração de energia elétrica a partir do biogás ............................................ 27 2.4 ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONOMICA DE EMPREENDIMENTOS ............... 30 2.4.1 Técnicas de análise financeira ...................................................................... 30 2.4.2 Taxas de juros e taxas de desconto ............................................................. 31 2.4.3 Taxa interna de retorno.................................................................................. 32 2.4.4 Valor presente líquido .................................................................................... 33 2.4.5 Análise de fluxo de caixa ............................................................................... 34 2.4.6 Depreciação de investimentos ...................................................................... 35 2.4.7 Tomada de decisão ........................................................................................ 36 3 MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................... 37 3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ...................................................... 37 3.1.1 Produção de biogás ....................................................................................... 38 3.2 METODOLOGIA DA PESQUISA ......................................................................... 39 3.3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ............................................................ 40 3.3.1 Análise dos dados .......................................................................................... 40 3.3.2 Viabilidade econômica ................................................................................... 40 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................. 42 4.1 ANÁLISE ECONÔMICA DA GERAÇÃO DE ENERGIA DISTRIBUÍDA ............... 42 4.1.1 Receita auferida pelo projeto ........................................................................ 45 4.1.2 Custos anuais com operação e manutenção............................................... 46 XIV 4.1.3 Depreciação .................................................................................................... 47 4.1.4 Resultados econômico-financeiros da geração de energia elétrica .......... 48 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 58 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 60 APÊNDICES ............................................................................................................. 64 APÊNDICE I – PLANILHA ELETRÔNICA PARA CÁLCULO DE VIABILIDADE ECONOMICO FINANCEIRA DE EMPREENDIMENTOS GERADORES DE ENERGIA ELÉTRICA COM BIOGÁS (CD-ROM) ....................................................................... 65 15 1 INTRODUÇÃO O Brasil é um país que se destaca no uso de fontes renováveis de energia, principalmente derivada das usinas hidroelétricas, responsáveis por mais de 80% de toda geração de eletricidade. Este percentual deve-se ao fato de ter em seu território um vasto potencial hídrico e relevo adequado à construção destas usinas. Em segundo plano, está o etanol proveniente da cana de açúcar, utilizado como mistura na gasolina ou puro, substituindo a gasolina. Entretanto, existe ainda, com pouco aproveitamento, um enorme potencial de energia proveniente da biomassa residual que permanece como subproduto em diversas atividades, como por exemplo, restos de colheita, esterco animal, plantações energéticas e efluentes domésticos e agroindustriais. No que diz respeito ao aspecto ambiental, ao contrário da energia dos combustíveis fósseis, a utilização da biomassa como fonte de energia (biogás, por exemplo), além de ser uma fonte renovável, não aumenta o teor de CO2 (gás carbônico) na atmosfera, uma vez que o CO2 liberado durante a combustão da biomassa é absorvido novamente no processo de fotossíntese para formação da mesma. Em outra situação, o não aproveitamento desta biomassa residual implica, muitas vezes, em um passivo ambiental, como é o caso do lodo proveniente do tratamento de esgotos. Depois de seco e higienizado, pode ser utilizado como adubo na lavoura de várias culturas, resultando em economia de recursos. Quando este aproveitamento não ocorre, deve ser depositado obrigatoriamente em aterros sanitários, o que diminui a vida útil do aterro. Ou seja, um recurso ao deixar de explorar seu potencial, pode representar um problema econômico e ambiental. O biogás é um combustível gasoso com um conteúdo energético elevado semelhante ao gás natural. Este combustível pode ser utilizado num motor de combustão interna para geração de energia elétrica em vários processos, rural ou industrial, contribuindo desta forma para redução dos custos de produção. Diante do exposto, neste trabalho será realizada uma discussão sobre a viabilidade econômico-financeira e ambiental da utilização de biogás como combustível para geração de energia em estações de tratamento de esgotos (ETE). 16 Esta análise será realizada levando-se em conta tanto os custos da implementação do sistema quanto o fluxo de caixa ao longo da vida útil do mesmo, que inclui custos de manutenção e renda gerada a partir da produção de energia. Aspectos intangíveis também serão discutidos, como os ganhos ambientais e sociais da implantação do sistema. Para esta análise, os objetivos a serem atingidos são subdivididos nas seguintes etapas: a) Caracterizar uma unidade de geração distribuída à base de biogás; b) Avaliar os custos de implantação do sistema; c) Avaliar os custos de manutenção e operação do sistema; d) Avaliar o retorno econômico-financeiro da geração de energia elétrica a base de biogás em estações de tratamento de esgotos; e) Avaliar o retorno ambiental da geração de energia elétrica a base de biogás em estações de tratamento de esgotos; f) Analisar o retorno do capital investido na construção da ETE na forma de recursos oriundos do plano de geração de energia distribuída. A ETE Ouro Verde, de propriedade da Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR), em Foz do Iguaçu, servirá de referência para o presente estudo, face às particularidades encontradas no local, como um projeto piloto de geração de energia distribuída via biogás ali implantado e a interação do autor com a empresa, sendo o mesmo empregado da companhia. Deste modo, este estudo se justifica pela necessidade de diminuir a dependência dos combustíveis fósseis, além de encontrar soluções econômica e ambientalmente sustentáveis para contribuir com a matriz energética dos países e reduzir os impactos globais provocados pelo lançamento inadequado de esgotos domésticos sem tratamento em corpos hídricos, caso se verifique a possibilidade de o retorno financeiro propiciado pelo projeto amortizar parcialmente ou totalmente o custo de implantação de uma ETE, o que viabilizaria economicamente a mesma em municípios de menor poder aquisitivo. 17 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTOS 2.1.1 Tecnologia empregada no tratamento de esgotos Atualmente, para o tratamento de esgoto doméstico vem sendo utilizado em larga escala os biodigestores modelo RALF (Reator Anaeróbico de Leito Fluidizado), cuja sigla original é UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket). Este biodigestor revolucionou a área de tratamento de efluentes apresentando benefícios que antes não se tinha, como por exemplo: baixo consumo de energia, baixo custo operacional, maior estabilidade do processo de tratamento, entre outros (PECORA, 2006). O biodigestor é caracterizado por uma câmara de fermentação, geralmente circular e construída abaixo do nível do solo com a intenção de protegêla contra as variações climáticas, principalmente variações bruscas da temperatura ambiente (LOPES, 2002). A figura 1 ilustra o desenho esquemático de um biodigestor UASB. As figuras seguintes (2 e 3) mostram o esgoto sendo distribuído pelas cavidades do distribuidor. 18 Figura 1: Reator UASB. Fonte: Adaptado de Feiden (2001). Figura 2: Entrada do efluente – Distribuidor central 19 Figura 3: Vista interna dos difusores até o leito de fundo do reator Segundo Vitoratto (2004), para o dimensionamento de um biodigestor modelo UASB, emprega-se os seguintes parâmetros: 1. Carga Orgânica Aplicada: a) Para despejos concentrados – valor máximo de 6 a 8 kg DQO/m3dia; b) Para despejos com baixa concentração, em torno de 1,5 kg DQO/m3dia; 2. Altura do Biodigestor: a) Para despejos concentrados – máxima altura de 5 a 6 m b) Para despejos com baixa concentração – de 3 a 4 m 3. A distribuição de fundo do biodigestor deve ser a mais uniforme: a) Para despejos com alta concentração – 7 a 10 m2 b) Para despejos com baixa concentração – 1 a 3 m2 4. Saída do Líquido: a) A saída do líquido ocorre pela parte superior, fluxo ascendente e deve ser a mais uniforme possível. Recomenda-se vertedores reguláveis para o ajuste do fluxo do líquido. O princípio do biodigestor UASB baseia-se no fluxo ascendente do efluente a ser tratado, o qual é alimentado pelo fundo do reator e atravessa um leito de biomassa ativa, sendo descartado após passar por um sistema de placas defletoras colocadas no topo do biodigestor, separando as fases líquida, sólida e gasosa. O decantador interno permite que as partículas de lodo retornem à zona de 20 digestão, assegurando o tempo de retenção adequada de sólidos e a obtenção de altas concentrações de lodo anaeróbio no biodigestor (PECORA, 2006). Segundo Sperling (2005), o custo de implantação do reator UASB seguido de lagoa de polimento é de R$ 40,00 a 70,00/hab. e a manutenção de R$ 4,50 a 7,00/hab. por ano. 2.2 BIOGÁS 2.2.1 Histórico e conceitos Grande parte da energia armazenada na biomassa é perdida para a atmosfera na forma de gases e de calor, através do processo de decomposição. Toda matéria viva, após a morte, é decomposta por microorganismos (bactérias). Durante esse processo de decomposição, as bactérias retiram da biomassa parte das substâncias de que necessitam para a manutenção da sua sobrevivência e, em contrapartida, lançam na atmosfera gás e calor. Esse gás é o chamado biogás, uma fonte de energia abundante, não poluidora e barata (BARRERA, 2003). Este processo de decomposição da matéria orgânica para formação do biogás recebe o nome de biodigestão. Mas é no biodigestor que o processo pode ser controlado e os produtos dessa reação capturados e armazenados para posterior utilização (LOPES, 2002). O biogás foi descoberto por volta do século XVIII pelo pesquisador Alessandro Volta, que iniciou sua produção em ampla escala por biodigestores difundidos na Índia e também na China tendo como finalidade suprir as necessidades energéticas na zona rural (SILVEIRA, 1981). O biogás é uma mistura gasosa combustível, contendo principalmente gás metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Contém em menor quantidade nitrogênio (N2), hidrogênio (H2) e gás sulfídrico (H2S) (FILHO, 1981). A figura 4 ilustra a composição média do biogás. 21 60% 35% 2,30% 1,50% 0,55% 0,30% 0,30% 0,05% Figura 4: Composição média dos gases presentes no biogás Fonte: Adaptado de Castanón (2002). A presença de substâncias substâncias não combustíveis no biogás como a água e o dióxido de carbono, prejudica o processo de queima, tornando-o tornando o menos eficiente. No caso do gás sulfídrico, o mesmo pode pode acarretar corrosão precoce, diminuindo tanto o rendimento, quanto a vida útil do motor térmico utilizado (COELHO et al., 2006a). A siloxina,, também presente na composição do biogás, é um composto de sílica proveniente de produtos de higiene pessoal e cosmético. Sua presença, na ordem de ppb (partes por bilhão) acarreta, ao longo do tempo, problemas nos rotores de turbinas e motores motores pela formação de grãos de sílica (areia) no interior dos equipamentos, devido à elevada temperatura (CAPSTONE, 2001, 2001 apud COELHO et al., 2006a). A maior parcela dos compostos do biogás, o metano (CH4), quando lançado na atmosfera apresenta potencial de poluição 21 vezes superior ao dióxido de carbono (CO2) no que se refere ao efeito estufa, sendo que sua utilização na geração de energia leva a uma redução do potencial de poluição ambiental (COELHO, et al., 2006b). ). De acordo com a concentração do gás metano metano presente no biogás o poder calorífico pode variar entre 4,95 e 7,92 kWh/m3, poder calorífico inferior (PCI) e poder calorífico superior (PCS), respectivamente. respectivamente Mas uma vez efetuada a 22 purificação da mistura gasosa com a eliminação principalmente da água e do dióxido de carbono, este valor pode variar entre 9,94 e 11,07 kWh/m3 (OLIVEIRA, 2005). 2.2.2 Produção e aproveitamento do biogás O rápido desenvolvimento econômico dos últimos anos e a alta acentuada do preço dos combustíveis convencionais têm incentivado cada vez mais o desenvolvimento de novas tecnologias para geração de energia utilizadoras de fontes renováveis e economicamente atrativas, extremamente importante para o desenvolvimento sustentável tanto de países desenvolvidos quanto em desenvolvimento, criando fontes de suprimentos descentralizadas e em pequena escala (COLDEBELLA et al., 2006). Logo, em busca destas tecnologias, notou-se que todos os processos de tratamento de efluentes baseados em processos biológicos ou que envolviam alguma unidade de biodigestão eram potenciais geradores de biogás, como por exemplo, sistema de reator anaeróbio de fluxo ascendente (UASB), filtro anaeróbio, lagoas anaeróbias, lagoas facultativas, entre outros (CENBIO, 2000). Como conseqüência do alto teor de metano, o biogás captado nestes processos pode ser aproveitado em duas situações. A primeira consiste na queima direta gerando energia térmica (aquecedores, esquentadores, fogões, caldeiras). A segunda diz respeito à utilização em motores à explosão, convertendo biogás em eletricidade (PECORA, 2006). Partindo destes princípios, em 2006, Angonese et al. publicaram um estudo de eficiência energética de um sistema de produção de suínos com tratamento dos resíduos em biodigestor, através do acompanhamento de um lote de 120 dias, em sistema comercial, em Ouro Verde do Oeste, PR. Quantificou-se o coeficiente energético de cada componente envolvido no processo de produção e tratamento dos resíduos, por meio de biodigestor (entradas e saídas) e se determinaram as matrizes de consumo energético nas formas de ração, energia elétrica, mão-de-obra, equipamentos, instalações, produção de suínos vivos, biofertilizante e biogás. Os resultados indicaram que a atividade importa grande 23 parte da energia consumida no processo de produção, com eficiência energética de 38%. Santos & Lucas Jr. (2004) também apresentaram um estudo de balanço energético após acompanhamento de oito lotes de criação de frangos de corte, em galpão comercial no município de Sertãozinho, SP. Foi quantificado o poder calorífico de cada componente envolvido no processo de produção (direto e indireto, entradas e saídas), utilizando-os posteriormente para o cálculo do coeficiente de eficiência energética. O fluxo líquido de energia demonstrou que a atividade possui alto consumo energético, apresentando eficiência energética de 28%. Ainda segundo o estudo, da energia de saída, 46,7% poderia retornar ao sistema na forma de biogás. Outro estudo de caso baseado na geração de biogás a partir de rejeitos suínos foi analisado por Lira et al. (2007), em granja de suínos localizada em Rio Verde, GO. O estudo mostra que a energia do biogás produzido na granja pode ser parcialmente recuperada através de um projeto MDL (mecanismo de desenvolvimento limpo) com a finalidade de aumentar a eficiência energética do sistema. De acordo com a estimativa dos autores, a conversão do biogás gerado exclusivamente em energia elétrica elevaria a eficiência energética de 0,37 para 0,38. Existem diversas tecnologias para efetuar esta conversão. Entende-se por conversão energética o processo que transforma um tipo de energia em outro. No caso do biogás a energia química contida em suas moléculas é convertida em energia mecânica por um processo de combustão controlada. Essa energia mecânica ativa um gerador que a converte em energia elétrica. As turbinas a gás e os motores de combustão interna do tipo ciclo Otto, são as tecnologias mais utilizadas para esse tipo de conversão energética (PECORA, 2006). Comparativamente a outros combustíveis fósseis, a queima do metano gera menos poluentes atmosféricos por unidade de energia gerada, por isso, é caracterizado como um combustível limpo e o seu uso em equipamentos, veículos, aplicações industriais e geração de energia tende a aumentar (BEUX, 2005). Outra grande vantagem da utilização é o aspecto social, pois ao contrário do álcool da cana de açúcar e de óleos extraídos de outras culturas, tais como o milho, a soja e a mamona, o biogás não compete por espaço com outras culturas, e assim não coloca a produção de alimentos em risco (BARRERA, 2003). 24 Caso estas aplicações citadas não sejam adotadas, o biogás deve ser queimado em flare, evitando assim a emissão de metano para a atmosfera. Entretanto, quando queimado em flare representa uma quantidade de energia que sai do sistema sem ter o seu potencial energético aproveitado (PECORA, 2006). De acordo com Genovese (2006), em cenários futuros haverá muitas vantagens em produzir energia da biomassa, principalmente quando as fontes de energia renovável se tornar competitivas em relação aos combustíveis fósseis, o que se espera que ocorra por volta de 2020. 2.2.3 Aspectos econômicos e ambientais da utilização do biogás Há algumas décadas, o aproveitamento do biogás foi um método adotado pelos países desenvolvidos como conseqüência da melhora do tratamento dado aos resíduos orgânicos visando uma melhoria no saneamento ambiental. As estações de tratamento que geram biogás passaram a ser tratadas como Plantas de Biogás, onde o principal produto é o biogás gerado, sendo o tratamento ou saneamento visto como subproduto. Essas plantas de biogás já são empregadas nos países desenvolvidos há mais de 30 anos, em diversas configurações e escalas, constituindo uma forma eficiente de tratamento de resíduos orgânicos de origem doméstica, rural ou industrial e que promovem o uso racional do poder energético contido no gás gerado e do alto teor de nutrientes contido no material orgânico póstratamento (CENBIO, 2000). Segundo Massotti (2002) a China tem sido o país que mais utiliza o biogás no âmbito rural visando atender principalmente a energia para cozimento e iluminação doméstica. A Índia também tem desenvolvido uma grande quantidade de biodigestores, possuindo aproximadamente 150 mil unidades instaladas. No Brasil os estudos com biogás foram iniciados de maneira mais intensa em 1996. Entretanto, os resultados alcançados já demonstram um bom domínio tecnológico podendo ser qualificado como apto a desenvolver um vasto programa no âmbito nacional com biogás, seja no setor agrícola ou no setor industrial (MARTINS & ASSIS, 2007). 25 Em linhas gerais, o aproveitamento energético do biogás melhora o desempenho global do processo de tratamento de esgoto. A opção entre fazer o aproveitamento ou não está vinculada a características específicas do sistema. Em primeiro lugar o sistema de tratamento deve incluir a fase anaeróbica, onde o biogás é produzido. Em segundo lugar a quantidade de efluentes tratados e sua DBO devem ser suficientes para fornecer gás o bastante para alimentar um grupo gerador (COELHO et al., 2006a). O aproveitamento energético do biogás gerado pela digestão anaeróbia de resíduos, além de contribuir para a preservação do meio ambiente, também traz benefícios para a sociedade, pois promove a utilização ou reaproveitamento de recursos “descartáveis” e/ou de baixo custo; colabora com a não dependência da fonte de energia fóssil, oferecendo maior variedade de combustíveis; possibilita a geração descentralizada de energia; aumenta a oferta de energia; possibilita a geração local de empregos; reduz os odores e as toxinas do ar, diminui a emissão de poluentes pela substituição de combustíveis fósseis, colabora para a viabilidade econômica dos aterros sanitários e estações de tratamento de efluentes, otimiza a utilização local de recursos e aumenta a viabilidade do saneamento básico no país, permitindo o desenvolvimento tecnológico de empresas de saneamento e energéticas (PECORA, 2006). A recuperação do biogás é um processo que envolve várias etapas. O papel da agência ambiental é promover este aproveitamento, criar um mercado fornecedor de tecnologias de recuperação e estimular o mercado possuidor de aterros sanitários e estações de tratamento de efluentes a praticar esta recuperação. A agência ambiental deve também, observar o bom emprego dos recursos financeiros de forma que esta prática se reproduza em larga escala (ALVES, 2000). Para garantir um sistema de recuperação do biogás, técnico e economicamente, deve haver disponibilidade de biogás, operação satisfatória do sistema e garantia de compra do excedente de energia gerado. Além de incentivar a melhor prática, a agência ambiental deve impor a correta queima do biogás em queimadores ou seu uso para fins energéticos e/ou térmicos (PECORA, 2006). Segundo o CENBIO (2001), de uma forma geral, a produção de energia elétrica a partir de biogás apresenta as seguintes vantagens: 1. Para a sociedade: a) Geração de empregos e eliminação ou redução de subempregos; 26 b) Geração descentralizada e próxima aos pontos de carga, a partir de uma fonte renovável que vem sendo tratada como resíduo; c) Colaboração para a viabilidade econômica do saneamento básico. 2. Para as prefeituras: a) Possibilidade de receita extra, proveniente da energia gerada com biogás e vendida às concessionárias; b) Contribuição para a viabilidade econômica do tratamento do lixo; c) Menor rejeição social das instalações de saneamento, uma vez que elas passam a ser gerenciadas de forma melhor, representando um exemplo a ser seguido. 3. Para as estações de tratamento de esgotos, gerenciadoras de aterros e outras: a) Redução na quantidade de eletricidade comprada da concessionária; b) Possibilidade eventual de venda de eletricidade à rede; c) Possibilidade de uso de processos de cogeração, ou seja, a geração de eletricidade tem como subproduto calor, a ser usado no tratamento do esgoto, ou mesmo, ser vendido a terceiros. 4. Para o meio ambiente: a) Redução das emissões de metano para a atmosfera, pois este é um importante gás de efeito estufa. O seu potencial de aquecimento global é muito maior que o de CO2; b) Redução do consumo de combustíveis fósseis, principais responsáveis pelo efeito estufa; c) Redução na geração de odor para as vizinhanças, de chorume e de contaminação do lençol freático; d) Melhoria nas condições dos lixões, que representam mais de 70% da condição de disposição nacional do lixo. As principais barreiras existentes são as seguintes: 1. Tecnológicas: a) Limpeza do gás; b) Necessidade de planta de demonstração no país. 2. Econômicas: a) Investimento elevado dependendo da fonte de biogás; 27 b) A análise econômica convencional desconsidera benefícios ambientais (emissões de metano – saneamento). Para a instalação de um sistema de geração de energia elétrica em uma empresa, deve-se considerar, antes de tudo, a necessidade energética da empresa interessada. Uma empresa que necessite calor em seu processo pode substituir parte do seu combustível principal pelo biogás. Este uso pode ser feito pela mistura de combustíveis ou pela introdução de um estágio alternativo, onde o biogás forneceria parte da energia permitindo a redução do consumo energético do estágio principal (PECORA, 2006). A tabela 1 descreve a equivalência energética de vários combustíveis para 1 m3 de biogás: Tabela 1 - Equivalência energética de 1 m3 de biogás Combustível Quantidade equivalente a 1 m3 de biogás Gasolina (l) 0,61 Querosene (l) 0,58 Óleo Diesel (l) 0,55 GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) (kg) 0,45 Álcool (l) 0,79 Lenha (kg) 1,54 Eletricidade (kWh) 1,43 Fonte: Barreira, 2003. 2.3 GERAÇÃO DISTRIBUIDA 2.3.1 Geração de energia elétrica a partir do biogás A produção de energia elétrica através da queima de combustíveis fósseis (termoelétricas) gera resíduos como óxidos de enxofre, óxidos de nitrogênio, dióxido de carbono, metano, monóxido de carbono e particulados. Já as usinas 28 hidroelétricas produzem somente metano, mas a construção das represas com a formação de grande lagos interfere sobre os fluxos dos rios e implica na realocação das populações atingidas, configurando um grande problema social em muitos casos. Diante disso, é preciso investir em fontes alternativas para promover o desenvolvimento sustentável (GOLDEMBERG e VILLANUEVA, 2003). Em sua tese, Pecora (2006) apresentou um projeto de geração de energia elétrica a partir do biogás proveniente do tratamento do esgoto residencial da Universidade de São Paulo (USP). Foram desenvolvidas duas metas demonstrativas pertencentes ao Programa de Uso Racional de Energia e Fontes Alternativas (PUREFA), que tiveram como objetivo a captação do biogás proveniente do tratamento do esgoto do Conjunto Residencial da Universidade de São Paulo (CRUSP), sua purificação e armazenamento, para posterior geração de energia elétrica, utilizando um motor de ciclo Otto. A geração para o atendimento de uma carga de 14 kW mostrou-se viável, com tempo de retorno de investimento de 10,74 meses. Souza et al. (2004) realizaram um cálculo do custo da eletricidade gerada em conjunto motor-gerador utilizando o biogás da suinocultura. Por meio das análises dos resultados, observou-se que a viabilidade do sistema depende da tarifa paga pelo proprietário rural à concessionária de energia. Para uma tarifa de R$ 190,00/MWh e operação de 10 horas por dia, o retorno do investimento seria de 5,4 anos. O emprego energético do biogás causa diferentes impactos econômicos dependendo do sistema em que ele é gerado. Para converter a energia química do biogás em energia elétrica, é necessário que o biogás produzido apresente composição e características adequadas à tecnologia de conversão empregada (COELHO et al., 2006a). Quando convertido em energia elétrica, as vantagens da utilização do biogás estão relacionadas às emissões evitadas pela geração de energia elétrica utilizando uma fonte renovável e à eficiência dos sistemas de conversão (PECORA, 2006). Em 2006, foi realizado por Costa um estudo cujo objetivo foi avaliar o potencial de geração de energia elétrica utilizando o biogás produzido através do tratamento de esgoto da Estação de Tratamento de Esgoto da Companhia de Saneamento Básico de São Paulo (SABESP), na cidade de Barueri, SP. Foram 29 analisados os aspectos técnicos, econômicos e ambientais do projeto Energ-Biog. Este projeto teve dentre seus objetivos, o estudo comparativo de desempenho entre duas tecnologias, microturbina e motor-gerador, ambos com potência de 30 kW. A grande vantagem da utilização de microturbinas constatada pelo estudo é a menor taxa de emissão de NOX em comparação com a tecnologia de grupos geradores. No entanto, quando a análise financeira é considerada, o resultado é extremamente desfavorável para a microturbina. Comparativamente, em uma propriedade de criação de gado leiteiro no oeste do Paraná, foi realizado um estudo para avaliar a geração de energia elétrica a partir do biogás formado pela digestão anaeróbia dos dejetos dos bovinos, utilizando um motor de combustão interna adaptado para o biogás e acoplado a um gerador elétrico. Os resultados obtidos confirmaram a viabilidade do sistema, com tempo de retorno de quatro anos com operação de 10 horas por dia (COLDEBELLA et al., 2006). Um metro cúbico de biogás (1 m3 de biogás) é equivalente a 6,5 kWh de energia elétrica e a eficiência dos sistemas varia entre 30 e 38%, ou seja, entre 1,95 e 2,47 kWh (SANTOS, 2000). O poder calorífico inferior do biogás é de 6,5 kWh/m3 e a eficiência de conversão do biogás em energia elétrica com grupos geradores (motores ciclo Otto) é de aproximadamente 25% (CCE, 2000 apud SOUZA, 2004). Segundo Oliveira (2004), a geração de energia elétrica com o uso de biogás como combustível pode ser dividida nas seguintes tecnologias disponíveis no momento: a) Conjunto Gerador de Eletricidade – Consiste em um motor de combustão interna ciclo Otto (álcool, gasolina ou diesel) adaptado para o uso do biogás como combustível, acoplado a um gerador de eletricidade, independente da rede de energia elétrica da concessionária local; b) Conjunto Gerador Economizador de Eletricidade – Consiste em um motor de combustão interna ciclo Otto (álcool, gasolina ou diesel) adaptado para o uso do biogás como combustível, acoplado a um motor assíncrono, dois ou quatro pólos, que passa a gerar energia ao ser conectado à rede de energia elétrica da concessionária local. 30 No primeiro caso, o conjunto é independente de rede de energia elétrica local, gerando energia dentro da propriedade com o sistema de distribuição interno isolado. No segundo caso, gerador economizador de eletricidade, o equipamento gera energia somente se estiver conectado à rede de distribuição da concessionária de energia elétrica, deixando de funcionar se a mesma sofrer interrupção, ou manutenção nas redes elétricas externas. Neste caso a energia gerada é distribuída na propriedade e na rede externa até o transformador mais próximo (Oliveira, 2004). 2.4 ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONOMICA DE EMPREENDIMENTOS 2.4.1 Técnicas de análise financeira A análise de um projeto a ser executado a fim de verificar sua viabilidade, considerando os aspectos jurídicos, administrativos, comerciais, técnicos e financeiros é denominado estudo de viabilidade de um empreendimento. Este estudo visa à avaliação em termos econômicos de uma das concepções planejadas para decidir em quais alternativas deverá ser alocado os recursos, possibilitando sua execução. Existe ainda a probabilidade de obter resultados insatisfatórios mediante esta decisão, comumente chamado de risco. Se existirem várias alternativas econômicas é necessário haver uma classificação desta de acordo com algum critério econômico (HIRSCHFELD, 2000). Do ponto de vista da análise econômico-financeira, um projeto de investimento é qualquer atividade produtiva de vida limitada, que implique na mobilização de alguns recursos na forma de bens de produção, em determinado momento, na expectativa de gerar recursos futuros oriundos da produção. Esse tipo de conceituação pressupõe a possibilidade de quantificação monetária dos insumos e produtos associados ao projeto (NORONHA e DUARTE, 1995). Fundamentalmente, toda operação financeira é representada em termos de fluxos de caixa, ou seja, em fluxos futuros esperados de recebimentos e pagamentos de caixa. A avaliação desses fluxos consiste, em essência, na comparação dos valores presentes, calculados segundo o regime de juros 31 compostos a partir de uma dada taxa de juros, das saídas e entradas de caixa (ASSAF, 1998). Um dos modelos de análise econômico-financeira mais importantes e mais utilizados para avaliar ações de investimento, em termos financeiros, é o modelo de Desconto de Fluxo de Caixa (DFC), que representa a análise, a valor presente, dos fluxos de caixa futuros líquidos gerados. Neste modelo várias técnicas podem ser utilizadas, sendo as mais comuns o Valor Presente Líquido (VPL), que mede a riqueza gerada por um determinado ativo a valores atuais e a Taxa Interna de Retorno (TIR), que representa a rentabilidade do projeto. Os métodos da taxa interna de retorno e do valor presente líquido são admitidos como os de maior utilização e rigor conceitual nas análises das operações financeiras (aplicações e captações) e de projetos de investimento (MACEDO et al., 2007). 2.4.2 Taxas de juros e taxas de desconto Segundo Assaf (1998), a taxa de juro é o coeficiente que determina o valor de juro, isto é, a remuneração do fator capital utilizado durante certo periodo de tempo. A taxa de desconto ou de capitalização é uma taxa de juro aplicada a uma série de futuros pagamentos ou recebimentos justados ao risco e à incerteza do fator tempo (GROPPELLI & NIKBAKHT, 2010). A taxa de desconto recebe, muitas vezes, o nome de taxa mínima de atratividade (TMA), ou taxa de juros envolvida, em virtude de se usar frequentemente a expressão desconto ou valor descontado em uma operação onde se determina o valor presente líquido (HIRSCHFELD, 2000). A TMA é utilizada como parâmetro de retorno exigido do investimento, sinalizando ao investidor optar ou não pelo mesmo. Sendo assim, a TMA deve ser no mínimo a taxa de juros equivalente à rentabilidade das aplicações correntes de menor risco de investimento (CASAROTTO FILHO & KOPITTKE, 1998). 32 2.4.3 Taxa interna de retorno A taxa interna de retorno é a taxa de juros (desconto) que iguala, em determinado momento do tempo, o valor presente das entradas (recebimentos) com o das saídas (pagamentos) previstas de caixa (ASSAF, 1998). Groppelli & Nikbakht (2010) descrevem que quando dois investimentos rendem o mesmo retorno, a escolha final se baseará na avaliação do risco de cada projeto. O projeto que tiver o menor risco será o escolhido. Normalmente, o fluxo de caixa no momento zero (fluxo de caixa inicial) é representado pelo valor do investimento, empréstimo ou financiamento; os demais fluxos de caixa indicam os valores das receitas ou prestações devidas. Nestas condições, têm-se (ASSAF, 1998): ୬ FC = ୨ୀଵ FC୨ ሺ1 + iሻ୨ Onde: FC0 = valor do fluxo de caixa no momento zero (recebimento – empréstimo, ou pagamento – investimento); FCj = fluxos previstos de entradas ou saídas de caixa em cada período de tempo; i = taxa de desconto que iguala, em determinada data, as entradas com as saídas previstas de caixa. Em outras palavras, i representa a taxa interna de retorno. No processo de tomada de decisão, após o cálculo da taxa interna de retorno, deve ser feita a comparação com a taxa mínima de atratividade, a fim de avaliar a aceitação ou não da alternativa. Os investimentos com taxa interna de retorno maior que a taxa mínima de atratividade são considerados rentáveis e passíveis de análise (GITMAN, 2002). 33 2.4.4 Valor presente líquido De acordo com Hirschfeld (2000), o método do valor presente líquido (VPL), também chamado método do valor atual líquido, tem como finalidade determinar um valor no instante considerado inicial, a partir de um fluxo de caixa formado de uma série de receitas e dispêndios. O método do valor presente líquido para análise dos fluxos de caixa é obtido pela diferença entre o valor presente dos benefícios (ou pagamentos) previstos de caixa, e o valor presente do fluxo de caixa inicial (valor do investimento, do empréstimo ou do financiamento), podendo ser calculado como abaixo (ASSAF, 1998): ୬ VPL = ୨ୀଵ FC୨ − FC ሺ1 + iሻ୨ Onde: FCj: representa o valor de entrada (ou saída) de caixa previsto para cada intervalo de tempo; FC0: fluxo de caixa verificado no momento zero (momento inicial), podendo ser um investimento, empréstimo ou financiamento. De acordo com Gitman (2002), o método do Valor Presente Líquido é considerado exato e, após a definição prévia da taxa mínima de atratividade, traz para o tempo presente os valores obtidos a partir de um determinado fluxo de caixa. Portanto, quanto maior o VPL, maior a atratividade do projeto, porque as entradas são maiores que as saídas de caixa. Considerando que alternativas de investimento são analisadas com base na mesma TMA, a melhor opção será aquela que apresentar o maior valor presente líquido. Segundo Macedo (2002) o VPL pode ser visto, também, como um ganho proporcionado pelo ativo, pois representa o quanto os fluxos de caixa futuros estão acima do investimento inicial. Tudo isso a valor presente, segundo um custo de oportunidade ajustado ao risco. Deste jeito pode-se dizer que um ativo deve ser 34 aceito, numa abordagem aceitar-rejeitar, se o VPL > 0, pois o mesmo acrescenta riqueza ao investidor. Ele deve ser rejeitado se o VPL < 0, pois este consome riqueza. Já numa abordagem hierárquica deve ser escolhido o ativo de maior VPL, pois quanto maior for o VPL maior será a riqueza gerada por este. 2.4.5 Análise de fluxo de caixa O fluxo de caixa, nas palavras de Ballaminut (2008) é um instrumento gerencial que controla e informa todas as movimentações financeiras (entradas e saídas de valores monetários) de um dado período, podendo ser diário, semanal, mensal, etc. Ou seja, neste trabalho se caracteriza por uma representação gráfica dos valores que estarão presentes durante todo o período de estudo (entradas e saídas) com o objetivo de facilitar o estudo e os efeitos da análise deste investimento. Lima (2006) considera que a análise do fluxo de caixa é um instrumento primordial para os tomadores de decisão, mas sem avaliar uma variável importante nas decisões: o tempo. A análise do momento em que ocorrerão as despesas e as receitas permite que o empreendedor se antecipe aos movimentos de caixa nos negócios, de modo que os problemas sejam detectados com antecedência para que sejam realizadas as devidas ações preventivas. Portanto, o fluxo de caixa referente a um empreendimento deve comporse de contribuições que refletem com grande probabilidade de acerto as entradas e as saídas de dinheiro que realmente vão atuar ao longo do prazo analisado. Estas contribuições poderiam dizer respeito a gastos com investimentos em bens como propriedade, equipamento, móveis e utensílios; gastos usuais com aluguéis, materiais, mão-de-obra, contribuições trabalhistas, impostos, taxas, consumos de água, força e luz, gás, etc.; gastos em financiamentos, recebimentos, recebimentos resultantes de faturamento, de vendas de bens, de aplicações financeiras; gastos ou economias resultantes do imposto de renda a pagar ou a economizar (HIRSCHFELD, 2000). A figura 5 demonstra o fluxo de caixa simplificado, que somente apresenta as contribuições periódicas globais, resultantes em cada período. 35 Figura 5: Fluxo de caixa simplificado Fonte: (HIRSCHFELD, 2000). Os fluxos de caixa podem ser verificados das mais variadas formas e tipos em termos de períodos de ocorrência (postecipados, antecipados ou diferidos), de periodicidade (períodos iguais entre si ou diferentes), de duração (limitado ou indeferidos) e de valores (constantes ou variáveis) (ASSAF, 1998). 2.4.6 Depreciação de investimentos Depreciação nas palavras de Hirschfeld (2000), é a diminuição do valor de um bem resultante do desgaste pelo uso, ação da natureza ou obsolescência normal, que se dá durante um prazo chamado vida útil. Casarotto Filho & Kopittke (1998) também relatam que a depreciação não é um desembolso, porém é uma despesa e, como tal, pode ser abatida das receitas, diminuindo o lucro tributável e, conseqüentemente, o imposto de renda, este sim um desembolso real e com efeitos sobre o fluxo de caixa. Um motor possui uma taxa de depreciação de 10% (10 anos de depreciação) (HIRSCHFELD, 2000). 36 2.4.7 Tomada de decisão De acordo com Higgins (2007), as três etapas da avaliação financeira de oportunidades de investimento para tomada de decisão são: a) Estimar os fluxos de caixa relevantes; b) Calcular um indicador de valor; e c) Compará-lo com um critério de aceitação. Uma alternativa de investimento de capital, quando tratada individualmente, é considerada como economicamente atraente ao apresentar um VPL positivo, ou uma TIR superior (no mínimo, igual) à taxa mínima de atratividade requerida (ASSAF, 1998). A decisão de fazer investimento de capital é parte de um processo que envolve a geração e a avaliação de alternativas que atendam aos objetivos desejados. Portanto, como relata Hirschfeld (2000), se tivermos várias alternativas, deveremos selecionar aquela que apresentar o valor mais conveniente para o problema em questão. Se o problema for escolher um equipamento, deverá ser escolhido aquele que oferecer o menor custo. Se problema for selecionar um investimento, deverá ser escolhido aquele que oferecer a maior rentabilidade. De acordo com Macedo e Siqueira (2006), os gestores devem usar técnicas de valor de dinheiro no tempo para reconhecer explicitamente suas oportunidades de obter resultados positivos quando avaliando séries de fluxos de caixa esperados associados a alternativas de decisão. A viabilidade financeira de um empreendimento também é examinada dentro de um prazo de interesse no qual desejamos saber se o esforço produtivo a ser realizado vale mais do que uma simples aplicação dos valores envolvidos a taxas mínimas de atratividade. Para existir a viabilidade é necessário que, nos instantes verificados, os benefícios resultantes sejam superiores aos custos empregados (HIRSCHFELD, 2000). 37 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO A Estação de tratamento de esgoto Ouro Verde iniciou sua operação em 1997, sendo projetada para atender 18 mil habitantes, com uma vazão máxima de 70 litros por segundo. Há nove anos a ETE Ouro Verde é certificada de acordo com os requisitos da norma internacional ISO 14.001, assim como todas as demais unidades do sistema SANEPAR de Foz do Iguaçu, sendo a primeira da América Latina e América do Norte a receber tal certificação neste escopo. Seu processo é constituído de tratamento preliminar (gradeamento, caixa de areia, medidor de vazão), de tratamento secundário (reator anaeróbico tipo RALF), de sistema de queima de biogás e de sistema de secagem de lodo. A estação opera com uma eficiência média de 75% na remoção da matéria orgânica, lançando seus efluentes nas águas do rio Paraná, de acordo com as condicionantes da sua licença de operação e com a resolução CONAMA n° 357/05. Como subproduto, a estação produz anualmente cerca de 20 toneladas de matéria seca de lodo, que, depois de higienizado, é utilizado pelos agricultores da região para produção principalmente de milho e feijão. Este processo é acompanhado por engenheiros agrônomos da EMATER Paraná, que fazem a assistência técnica e o monitoramento ambiental das áreas onde o lodo é aplicado. Outro subproduto importante é a geração de 18 mil metros cúbicos de metano por ano, como resultado da digestão anaeróbia do esgoto doméstico, o qual é utilizado para gerar energia elétrica. O sistema de aproveitamento energético da ETE Ouro Verde é constituído de coleta, filtração e armazenamento do biogás e de geração de energia elétrica. Este projeto permitirá a SANEPAR implantar sistemas semelhantes em estações de grande porte, reduzindo impactos ambientais, minimizando a emissão de gases de efeito estufa, diminuindo seus custos e contribuindo para uma maior 38 oferta de energia. A figura 6 demonstra o sistema proposto para coleta, armazenagem de biogás e geração de energia elétrico utilizado na ETE Ouro Verde. Figura 6: Sistema proposto para coleta, armazenagem de biogás e geração de energia elétrica. Fonte: SANEPAR, 2010 3.1.1 Produção de biogás O biogás utilizado como combustível possui a seguinte composição (SANEPAR, 2010): 1. Metano (CH4): de 50 a 90% vol.; 2. Gás carbônico (CO2): de 10 a 50% vol.; 3. Outros gases: de 1 a 5% vol.; 39 a) hidrogênio (H2): de 0 a 1%vol.; b) gás sulfídrico (H2S): de 0 a 3% vol.; c) oxigênio (O2) + nitrogênio (N2): de 0 a 1% vol. Para estas características, o sistema está dotado de um purificador, encarregado de retirar o gás sulfídrico, que causa corrosão precoce nos equipamentos utilizados. 3.2 METODOLOGIA DA PESQUISA Este estudo foi realizado em duas etapas: A primeira, diz respeito à apresentação dos dados gerais da estação de tratamento de esgoto Ouro Verde de propriedade da SANEPAR em Foz do Iguaçu-Pr e a revisão literária realizada. Na segunda etapa, a aplicação das técnicas de análise financeira, realizando a análise dos custos e receitas do projeto, assim como os montantes financeiros investidos na implantação do mesmo. Para tanto, através de pesquisa qualitativa e quantitativa, formuladas por meio de entrevista informal com funcionários e responsáveis técnicos que trabalham no local, foram levantados os dados relativos à ETE Ouro Verde, necessários para a conclusão do estudo de viabilidade do uso do biogás proveniente do tratamento anaeróbico de esgotos para geração de energia elétrica, descrevendo suas características e especificidades. Baseado nestas informações será possível verificar a viabilidade econômico-financeira do empreendimento. 40 3.3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 3.3.1 Análise dos dados O material coletado foi organizado em cinco categorias a partir dos dados obtidos, segundo segue: - características gerais do empreendimento; - dados do tratamento de esgotos; - quantidade de biogás gerado; - consumo de energia elétrica e informações econômicas do investimento realizado para geração de energia, incluindo orçamento de investimentos; e - cálculo das receitas geradas pelo projeto. Com os dados a disposição, foi realizada a análise de investimento, um conjunto de técnicas e modelos matemáticos onde se verificou a alocação do capital investido, desde a implantação da estação de tratamento, somando-se ainda os custos de manutenção e os custos de implantação do projeto de geração de energia distribuída, e o retorno, sendo este último positivo, negativo ou nulo. 3.3.2 Viabilidade econômica A análise econômica do empreendimento consiste em fazer estimativas de todo o gasto envolvido com o investimento inicial, operação e manutenção e receitas geradas durante um determinado período de tempo, para assim montar-se o fluxo de caixa relativo a esses investimentos, custos e receitas e determinar quais serão os indicadores econômicos conseguidos. Comparando-se esses indicadores econômicos com o que se espera obter com a receita gerada pela produção de biogás e utilização na geração de energia distribuída, pode-se concluir sobre o quanto e em quanto tempo poderá ser amortizado o custo total do empreendimento. De acordo com Casarotto Filho & Kopittke (1998), os métodos de análise de investimentos devem se utilizados quando os respectivos investimentos forem 41 considerados suficientemente importantes para justificar o esforço e o aspecto econômico for significativo, ou seja, terá influência na decisão. Nestas situações, os autores relatam que há uma boa previsibilidade com o método do Valor Presente Líquido e o método da Taxa Interna de Retorno. Portanto, os mesmos serão os critérios de tomada de decisão baseados em análise de viabilidade econômica. Para cálculo destas taxas foi empregado o software Excel, do pacote Microsoft Office 2007. 42 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 ANÁLISE ECONÔMICA DA GERAÇÃO DE ENERGIA DISTRIBUÍDA O Projeto de Geração de Energia Distribuída implantado na SANEPAR é resultante de parceria entre Itaipu, COPEL, SANEPAR, Lactec, Cooperativa LAR e PTI. Este projeto prevê: 1. Aproveitamento da biomassa residual resultante do processo de tratamento de esgoto; 2. Geração de biogás a partir de biomassa residual; 3. Conversão de biogás em energia; 4. Projeto do subsistema de proteção do gerador e da sua conexão á rede elétrica para aplicação em geração distribuída; 5. Metodologia para operação e gestão de redes de distribuição com geração distribuída. Características do grupo gerador: 1. Gerador modelo 50 kVA; 2. Motor Volkswagen AP 2000; 3. Rotação 3.600 RPM, 60 Hz. O custo total do projeto foi orçado em R$ 167.138,85. A tabela 2 discrimina o custo total. 43 Tabela 2 – Custo total de implantação do projeto de geração de energia distribuída Equipamentos/Serviços Valor Canteiro de Obras R$ 6.201,89 Casa de Medição e Geração R$ 90.714,79 Reservatório de Biogás R$ 9.658,04 Interligação Ralf/Gasômetro R$ 6.970,19 Urbanização R$ 1.075,68 Itens especiais R$ 5.000,00 Medidor Gás LAO R$ 2.257,92 Compressor R$ 1.409,14 Válvulas solenóide R$ 650,00 Gasômetro R$ 5.765,06 Transmissor de pressão R$ 1.939,14 Manômetro R$ 660,00 Grupo Gerador R$ 34.837,00 Total R$ 167.138,85 Fonte: SANEPAR, 2010. Conforme citado anteriormente, a ETE Ouro Verde produz 18.000 m³/ano de biogás. Ou, aproximadamente 50 m3/dia. Vale ressaltar que este valor, fornecido pela SANEPAR, é teórico e calculado, estando sujeito a variações devidas ao próprio processo de tratamento de esgoto. Este dado serve como base para o cálculo da capacidade de geração de eletricidade, pois o biogás é o insumo que serve de combustível para o motor gerador. Para conversão de kVA em kW, considerou-se que 1 kVA equivale a 0,8 kW/h. Ou seja, o motor instalado de 50 kVA possui um potencial de geração equivalente a 40 kW (50 x 0,8). De acordo com informações fornecidas por alguns fabricantes, o consumo de um motor de 40 kW é de aproximadamente 20 m³ por hora de produção. Portanto, com uma produção diária de 50 m3/dia de biogás, o motor terá combustível para 2,5 horas de funcionamento. 44 Uma vez que o valor da quantidade total de biogás produzida ou gerada por dia tenha sido estimado, torna-se possível calcular a capacidade instalada de geração de energia elétrica por meio da queima do biogás como combustível no conjunto motor/gerador. Para isso, faz-se necessária a utilização das seguintes equações (ICLEI – Brasil, 2009): PE = Q × PCI × η 860.000 E = PE × Rend × Tempo de operação Onde: PE = Potencia elétrica (MW); Q = Vazão do biogás (50 m3/dia); PCI = Poder Calorífico Inferior do metano (adota-se 5.500 kcal/m3 - valor calculado para 50% de metano presente no biogás); η = eficiência de motores (geralmente é 28% = 0,28); 860.000 = conversão de kcal para MW; E = energia disponível (MWh/dia) Rend = rendimento de motores operando a plena carga (estimado em 87% = 0,87) Tempo de operação do motor = 2,5 horas/dia Assim, tem-se que: PE = 50 × 5.500 × 0,28 860.000 PE = 0,0895 mW E = 0,0895 × 0,87 × 2,5 E = 0,1947 MWh/dia 45 Portanto, conclui-se que o potencial de geração de biogás teoricamente produzido na ETE Ouro Verde, igual a 50 m3/dia, equivale a uma capacidade instalada de 0,1947 MWh/dia ou 194,7 kWh/dia. A tabela 3 demonstra o potencial de geração da ETE, com base na atual disponibilidade de biogás: Tabela 3 – Potencial de geração da ETE Ouro Verde Descrição Valores Produção de biogás 50 m3/dia Consumo de biogás no gerador 20 m3/hora Capacidade instalada 40 kW Capacidade instalada de geração 350.400 kW/ano Hora utilizadas por ano (365 dias x 2,5 horas) 912,5 horas/ano Geração anual de energia elétrica 71.065 kWh/ano 4.1.1 Receita auferida pelo projeto A receita é auferida através da economia com a conta de luz da ETE, cujo consumo é de cerca de 1.080 kWh anuais e venda da produção excedente de energia elétrica, caso haja. Para cálculo desta receita, utilizou-se como referência o valor da tarifa por kWh para compra R$ 0,17 e para venda R$ 0,14, determinados pela ANEEL. Neste cálculo, utilizou-se o valor de R$ 0,17, baseando-se em um cenário onde a energia gerada no local ao ser utilizada pela SANEPAR, a mesma deixaria de comprar da concessionária, caracterizando uma renda. Com base no consumo de biogás por kWh gerado e o tempo de produção, verificou-se a geração elétrica. Este montante físico foi valorado financeiramente através da multiplicação pelo valor do kWh. A tabela 4 discrimina a receita auferida pelo projeto. 46 Tabela 4 – Apresentação dos resultados auferidos pelo projeto Descrição Valores Geração anual de energia elétrica 71.065 kWh/ano Tarifa de energia elétrica para venda R$ 0,14 kWh Tarifa de energia elétrica para compra R$ 0,17 kWh Potencial de arrecadação R$ 12.081,05/ano 4.1.2 Custos anuais com operação e manutenção Os custos foram divididos em custos fixos e custos variáveis. No caso dos custos fixos, foram considerados àqueles que não sofrem alteração com um nível maior ou menor de geração de eletricidade. Portanto, custos referentes à manutenção do reator não sofrem grandes alterações em função de uma maior produção elétrica. Em relação aos custos fixos, estes seriam relativos à mão-de-obra destinada à manutenção do reator (limpeza, pequenos reparos, acionamento de bomba). Entretanto, estes custos já estão implícitos na manutenção da própria ETE, ou seja, haverá apenas um aproveitamento do funcionário encarregado do local, sem prejuízo da sua atual função. Os custos variáveis estão relacionados à manutenção do motor, que deve atender especificações determinadas pelo fabricante. A cada determinado número de horas, peças do gerador e do motor devem ser substituídas. Isto significa que quanto maior o uso, mais freqüente serão as trocas e reparos. A tabela 5 descreve os custos variáveis. 47 Tabela 5 – Custos variáveis Descrição Horas de uso Freqüência Custo para substituição anual unitário 120 R$ 4,50 Mão de obra (10 horas) Custos Subtotal (%) R$ 540,00 24,66 Troca de óleo 300 3 R$ 100,00 R$ 300,00 13,70 Troca de filtro 800 1 R$ 150,00 R$ 150,00 6,85 1500 1 R$ 800,00 R$ 800,00 36,53 500 2 R$ 200,00 R$ 400,00 18,26 Revisão do gerador Manutenção do filtro Total R$ 2.190,00 100 A mão de obra é empregada no trabalho de troca e reparos e também é influenciada pela variação do uso do gerador. Os custos anuais com manutenção e operação atingem R$ 2.190,00, equivalentes a 1,3 % do valor do investimento. Estudos realizados por Azevedo e Júnior (2001) e Coldebella (2006) em usinas termoelétricas movidas a gás natural e biogás, respectivamente, apontam para um percentual de 4% a 7% do investimento que são gastos com a manutenção e operação dos empreendimentos. 4.1.3 Depreciação Para o cálculo da depreciação foi utilizado o método linear, descrito por Hirschfeld (2000) que, segundo o autor, é um método simples e de aceite geral pela Receita Federal, consistindo na aplicação de taxas constantes durante o tempo de vida útil estimado para o bem. A tabela 6 explicita os valores da depreciação. 48 Tabela 6 – Valores da depreciação Descrição Construções em alvenaria Grupo Gerador Equipamentos e instalações Projetos, montagem e outros Total Vida útil % por Valor (em anos) ano mensal R$ 97.992,36 25 4 R$ 326,64 R$ 3.919,70 R$ 34.837,00 10 10 R$ 290,31 R$ 3.483,70 R$ 29.309,49 20 5 R$ 122,12 R$ 1.465,48 R$ 5.000,00 20 5 R$ 20,83 R$ 250,00 R$ 759,90 R$ 9.118,88 Valores R$ 167.138,85 Valor anual 4.1.4 Resultados econômico-financeiros da geração de energia elétrica A TMA, utilizada como parâmetro de retorno exigido do investimento, deve ser no mínimo a taxa de juros equivalente à rentabilidade das aplicações correntes de menor risco de investimento. Deste modo, foi escolhida a taxa SELIC, pois ela é o índice de referência para remuneração em títulos públicos do Governo Federal brasileiro, emitidos pelo Tesouro Nacional, sendo considerados investimentos seguros e com baixo nível de risco, cujo valor em novembro de 2010, segundo consulta na web site do Banco Central do Brasil (BACEN) é de 10,66% a.a. Para determinar a TMA, sobre a taxa (10,66% a.a.) foi diminuído a alíquota do imposto de renda (15%), aplicada sobre investimentos no mercado financeiro. Com base no cálculo, chegou-se ao valor de 9,1% ao ano. Os investimentos necessários para a instalação do sistema de geração de energia distribuída foram orçados em R$ 167.138,85. A taxa inflacionária utilizada na construção do fluxo de caixa foi o valor determinado pelo INPC relativo ao período de 01/03/2009 a 28/02/2010 igual a 4,77%. 49 Quanto ao capital social deste investimento, foi seguida a composição de 100% de capital próprio, sem prazo de amortização fixo, o fluxo de caixa será considerado como o fator de recuperação do capital inicial. Os resultados descritos nas tabelas de 7 à 12 são referentes às projeções financeiras dos vinte e cinco primeiros anos dos investimentos no processo de geração elétrica, utilizando biogás proveniente do tratamento anaeróbico de esgotos. Foi utilizado, para efeito de cálculo, um indexador de 4,77% ao ano, com o intuito de simular um processo inflacionário. Tal correção não é aplicada na receita de créditos de carbono, caso venha a ser utilizada, pois o valor de comercialização dos mesmos é regido por cláusulas contratuais que não prevêem reajuste de preços por índices de inflação. 50 Tabela 7 – Fluxo de caixa – Ano 0 ao ano 4 Dados Macroeconômicos ano 0 ano 1 ano 2 ano 3 ano 4 Inflação (IPCA) % 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% Retorno Econômico (+) Receitas Geração Energia R$ - R$ (+) Receitas Crédito de Carbono R$ - R$ Total Receitas 12.081,05 - R$ 12.081,05 R$ R$ R$ 12.657,32 12.657,32 R$ R$ R$ 13.261,07 13.261,07 R$ R$ 13.893,62 - R$ 13.893,62 (2.518,58) (-) Custos anuais R$ - R$ (2.190,00) R$ (2.294,46) R$ (2.403,91) R$ (-) Depreciação anual R$ - R$ - - - Lucro bruto R$ - R$ (-) Imposto de renda R$ - R$ Lucro líquido R$ - R$ (+) Depreciação anual R$ - R$ (=) Disponibilidade R$ - R$ (+) Captação de recursos próprios R$ (167.138,85) R$ - R$ - R$ - R$ - (+) Captação de recursos de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital próprio R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - 9.891,05 9.891,05 9.891,05 R$ R$ R$ R$ R$ R$ 10.362,85 10.362,85 10.362,85 R$ R$ R$ R$ R$ R$ 10.857,16 10.857,16 10.857,16 R$ R$ R$ R$ R$ R$ 11.375,05 11.375,05 11.375,05 (=) Fluxo de caixa do empreendimento R$ (167.138,85) R$ 9.891,05 R$ 10.362,85 R$ 10.857,16 R$ 11.375,05 (=) Recursos acumulados R$ (167.138,85) R$ 9.891,05 R$ 20.253,90 R$ 31.111,06 R$ 42.486,11 (=) Fluxo de caixa descontado R$ 9.066,04 R$ 8.706,22 R$ 8.360,69 R$ 8.028,87 (=) Saldo R$ (167.138,85) R$ (158.072,81) R$ (149.366,59) R$ (141.005,90) R$ (132.977,03) - R$ 51 Tabela 8 – Fluxo de caixa – Ano 5 ao ano 9 Dados Macroeconômicos ano 5 ano 6 ano 7 ano 8 ano 9 Inflação (IPCA) % 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% Retorno Econômico (+) Receitas Geração Energia R$ 14.556,35 (+) Receitas Crédito de Carbono R$ Total Receitas R$ 14.556,35 (-) Custos anuais R$ (2.638,71) R$ (2.764,58) R$ (2.896,45) R$ (3.034,61) R$ (-) Depreciação anual R$ - - - - Lucro bruto R$ (-) Imposto de renda R$ Lucro líquido R$ (+) Depreciação anual R$ (=) Disponibilidade R$ (+) Captação de recursos próprios R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (+) Captação de recursos de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital próprio R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - - 11.917,64 11.917,64 11.917,64 R$ R$ R$ R$ R$ R$ R$ R$ R$ 15.250,69 15.250,69 12.486,11 12.486,11 12.486,11 R$ R$ R$ R$ R$ R$ R$ R$ R$ 15.978,14 15.978,14 13.081,70 13.081,70 13.081,70 R$ R$ R$ R$ R$ R$ R$ R$ R$ 16.740,30 16.740,30 13.705,69 13.705,69 13.705,69 R$ 17.538,81 R$ - R$ 17.538,81 R$ (3.179,36) - R$ 14.359,45 R$ - R$ 14.359,45 R$ - R$ 14.359,45 (=) Fluxo de caixa do empreendimento R$ 11.917,64 R$ 12.486,11 R$ 13.081,70 R$ 13.705,69 R$ 14.359,45 (=) Recursos acumulados R$ 54.403,75 R$ 66.889,86 R$ 79.971,55 R$ 93.677,25 R$ 108.036,70 (=) Fluxo de caixa descontado R$ 7.710,21 R$ 7.404,21 R$ 7.110,35 R$ 6.828,15 R$ (=) Saldo R$ (125.266,82) R$ (117.862,61) R$ (110.752,26) R$ (103.924,11) R$ (97.366,96) 6.557,15 52 Tabela 9 – Fluxo de caixa – Ano 10 ao ano 14 Dados Macroeconômicos ano 10 ano 11 ano 12 ano 13 ano 14 Inflação (IPCA) % 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% (+) Receitas Geração Energia R$ 18.375,42 R$ 19.251,92 R$ 20.170,24 R$ 21.132,36 R$ 22.140,37 (+) Receitas Crédito de Carbono R$ R$ R$ R$ R$ Total Receitas R$ 18.375,42 R$ 19.251,92 R$ 20.170,24 R$ 21.132,36 R$ 22.140,37 (-) Custos anuais R$ R$ R$ R$ R$ (-) Depreciação anual R$ Lucro bruto R$ 15.044,40 R$ 15.762,02 R$ 16.513,87 R$ 17.301,58 R$ 18.126,86 (-) Imposto de renda R$ R$ R$ R$ R$ Lucro líquido R$ 15.044,40 R$ 15.762,02 R$ 16.513,87 R$ 17.301,58 R$ 18.126,86 (+) Depreciação anual R$ R$ R$ R$ R$ (=) Disponibilidade R$ 15.044,40 R$ 15.762,02 R$ 16.513,87 R$ 17.301,58 R$ 18.126,86 (+) Captação de recursos próprios R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (+) Captação de recursos de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital próprio R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - Retorno Econômico (3.331,02) - R$ (3.489,90) - R$ (3.656,37) - R$ (3.830,78) - R$ (4.013,51) - (=) Fluxo de caixa do empreendimento R$ 15.044,40 R$ 15.762,02 R$ 16.513,87 R$ 17.301,58 R$ 18.126,86 (=) Recursos acumulados R$ 123.081,10 R$ 138.843,12 R$ 155.356,99 R$ 172.658,57 R$ 190.785,43 (=) Fluxo de caixa descontado R$ R$ R$ R$ R$ (=) Saldo R$ (91.070,05) 6.296,91 6.046,99 R$ (85.023,06) 5.807,00 R$ (79.216,06) 5.576,53 R$ (73.639,53) 5.355,21 R$ (68.284,32) 53 Tabela 10 – Fluxo de caixa – Ano 15 ao ano 19 Dados Macroeconômicos ano 15 ano 16 ano 17 ano 18 ano 19 Inflação (IPCA) % 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% (+) Receitas Geração Energia R$ 23.196,47 R$ 24.302,94 R$ 25.462,19 R$ 26.676,74 R$ 27.949,22 (+) Receitas Crédito de Carbono R$ R$ R$ R$ R$ Total Receitas R$ 23.196,47 R$ 24.302,94 R$ 25.462,19 R$ 26.676,74 R$ 27.949,22 (-) Custos anuais R$ R$ R$ R$ R$ (-) Depreciação anual R$ Lucro bruto R$ 18.991,52 R$ 19.897,41 R$ 20.846,52 R$ 21.840,90 R$ 22.882,71 (-) Imposto de renda R$ R$ R$ R$ R$ Lucro líquido R$ 18.991,52 R$ 19.897,41 R$ 20.846,52 R$ 21.840,90 R$ 22.882,71 (+) Depreciação anual R$ R$ R$ R$ R$ (=) Disponibilidade R$ 18.991,52 R$ 19.897,41 R$ 20.846,52 R$ 21.840,90 R$ 22.882,71 (+) Captação de recursos próprios R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (+) Captação de recursos de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital próprio R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - Retorno Econômico (4.204,95) - R$ (4.405,53) - R$ (4.615,67) - R$ (4.835,84) - R$ (5.066,51) - (=) Fluxo de caixa do empreendimento R$ 18.991,52 R$ 19.897,41 R$ 20.846,52 R$ 21.840,90 R$ 22.882,71 (=) Recursos acumulados R$ 209.776,95 R$ 229.674,36 R$ 250.520,87 R$ 272.361,77 R$ 295.244,47 (=) Fluxo de caixa descontado R$ R$ R$ R$ R$ (=) Saldo R$ (63.141,66) 5.142,67 4.938,56 R$ (58.203,10) 4.742,56 R$ (53.460,54) 4.554,33 R$ (48.906,20) 4.373,58 R$ (44.532,62) 54 Tabela 11 – Fluxo de caixa – Ano 20 ao ano 24 Dados Macroeconômicos ano 20 ano 21 ano 22 ano 23 ano 24 Inflação (IPCA) % 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% 4,77% (+) Receitas Geração Energia R$ 29.282,40 R$ 30.679,17 R$ 32.142,56 R$ 33.675,76 R$ 35.282,10 (+) Receitas Crédito de Carbono R$ R$ R$ R$ R$ Total Receitas R$ 29.282,40 R$ 30.679,17 R$ 32.142,56 R$ 33.675,76 R$ 35.282,10 (-) Custos anuais R$ R$ R$ R$ R$ (-) Depreciação anual R$ Lucro bruto R$ 23.974,21 R$ 25.117,78 R$ 26.315,90 R$ 27.571,17 R$ 28.886,31 (-) Imposto de renda R$ R$ R$ R$ R$ Lucro líquido R$ 23.974,21 R$ 25.117,78 R$ 26.315,90 R$ 27.571,17 R$ 28.886,31 (+) Depreciação anual R$ R$ R$ R$ R$ (=) Disponibilidade R$ 23.974,21 R$ 25.117,78 R$ 26.315,90 R$ 27.571,17 R$ 28.886,31 (+) Captação de recursos próprios R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (+) Captação de recursos de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital próprio R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - (-) Reposição de capital de terceiros R$ - R$ - R$ - R$ - R$ - Retorno Econômico (5.308,18) - R$ (5.561,39) - R$ (5.826,66) - R$ (6.104,60) - R$ (6.395,78) - (=) Fluxo de caixa do empreendimento R$ 23.974,21 R$ 25.117,78 R$ 26.315,90 R$ 27.571,17 R$ 28.886,31 (=) Recursos acumulados R$ 319.218,69 R$ 344.336,47 R$ 370.652,37 R$ 398.223,54 R$ 427.109,85 (=) Fluxo de caixa descontado R$ R$ R$ R$ R$ (=) Saldo R$ (40.332,62) 4.200,00 4.033,31 R$ (36.299,31) 3.873,23 R$ (32.426,08) 3.719,51 R$ (28.706,57) 3.571,89 R$ (25.134,68) 55 Tabela 12 – Fluxo de caixa – Ano 25 Dados Macroeconômicos ano 25 Inflação (IPCA) % 4,77% Retorno Econômico (+) Receitas Geração Energia R$ 36.965,05 (+) Receitas Crédito de Carbono R$ Total Receitas R$ 36.965,05 (-) Custos anuais R$ (-) Depreciação anual R$ Lucro bruto R$ 30.264,19 (-) Imposto de renda R$ Lucro líquido R$ 30.264,19 (+) Depreciação anual R$ (=) Disponibilidade R$ 30.264,19 (+) Captação de recursos próprios R$ - (+) Captação de recursos de terceiros R$ - (-) Reposição de capital próprio R$ - (-) Reposição de capital de terceiros R$ - (=) Fluxo de caixa do empreendimento R$ 30.264,19 (=) Recursos acumulados R$ 457.374,04 (=) Fluxo de caixa descontado R$ (=) Saldo R$ (21.704,55) (6.700,86) - 3.430,13 Após os demonstrativos de fluxo de caixa, com projeções de vinte e cinco anos, calcularam-se os índices financeiros e econômicos para a apresentação dos resultados referentes a este processo produtivo. O valor presente líquido foi calculado em R$ 145.434,30. De acordo com os resultados obtidos por meio da planilha eletrônica de cálculos, observa-se que mesmo após 25 anos o VPL permanece negativo, com base em um investimento de R$ 167.138,85 (R$ 145.434,30 - R$ 167.138,85 = - R$ 21.704,14). Quando o VPL é menor do que zero, a taxa de retorno do investimento do projeto também é menor do que a definida, neste caso 9,1% ao ano. Este valor também indica que 25 anos são insuficientes para que a SANEPAR possa recuperar seu investimento nos patamares atuais. 56 Após a elaboração dos cálculos, chegou-se ao percentual de 7,8% de Taxa Interna de Retorno. Este indicador confirma o VPL, que ao apontar um saldo negativo ao final do período de análise, mostrou ter uma taxa de retorno abaixo da TMA. Com base nos resultados observados, nota-se que a taxa de retorno de 7,8%, aliado a um VPL negativo, inviabiliza economicamente o projeto. Porém, as informações apresentam um quadro no qual a viabilidade depende de uma série de fatores para a real sustentabilidade do empreendimento, pois existem outras possibilidades de se aumentar os recursos obtidos com o projeto, e conseqüentemente, viabilizá-lo economicamente. No panorama atual, uma situação que deve ser considerada é a quantidade de biogás produzido, que está diretamente relacionado à capacidade volumétrica de tratamento de esgotos, pois os resultados apresentados são relativos a uma ETE de menor capacidade. A ETE Ouro Verde é classificada como de pequeno porte. Caso o projeto seja implantado em estações de grande porte há disponibilidade de biogás para operação de várias horas diárias, em vez das atuais 2,5 horas. Outra situação é a comercialização de créditos de carbono. Os projetos movidos a biogás obedecem às condições de aplicabilidade definida na metodologia consolidada ACM0002 (Consolidated baseline methodology for grid-connected electricity generation from renewable sources) aprovada pelo Comitê Executivo (Executive Board - EB) da United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCC) em sua 16ª reunião. A metodologia escolhida é aplicável às atividades de projetos de geração de energia renovável conectadas à rede. O fator de emissão da linha de base típico para projetos de energia renovável conectados ao subsistema interligado Sul-Sudeste-Centro-Oeste, caso do estado do Paraná, é de 0,267 t CO2/MWh. Entretanto, algumas peculiaridades são encontradas nas ETEs, pois elas deixam de emitir metano, substância que possui um potencial 21 vezes mais influente para o aquecimento global. Ou seja, na verdade o total de Reduções Certificadas de Emissões (RCE) verificado através da aplicação da fórmula (total MWh x 0,267), deve ser multiplicado por 21, de acordo com a UNFCC (2008). Conforme discutido nos parágrafos acima, ao realizar estas análises conclui-se que apesar dos indicadores econômicos serem desfavoráveis ao projeto, 57 a SANEPAR ainda possui opções que podem ser adotadas com bom potencial para receitas adicionais, trazendo benefícios econômicos para seu projeto. Outrossim, ainda que não haja viabilidade econômica, observa-se que os indicadores examinados encontram-se próximos do limite (TIR = 7,8%, próximo à TMA = 9,1%). Nota-se então que este fator poderia ser compensado quando analisado sob um aspecto intangível, como a imagem empresarial da SANEPAR perante a sociedade, que é associada a uma empresa responsável com o meio ambiente, e preocupada com o desenvolvimento econômico ambientalmente sustentável. Ou seja, ao implantar em suas unidades de tratamento de esgotos um projeto MDL (Mecanismos de Desenvolvimento Limpo) de geração de energia, podese evidenciar uma série de vantagens e benefícios que a empresa receberá, contribuindo para seu desenvolvimento e amenizando os problemas sociais. Entre tais vantagens e benefícios, seguem: nova imagem da empresa; retorno gratificante sobre as ações sociais; modelo de gestão para outras empresas; diferencial competitivo; credibilidade entre os acionistas; confiança para investidores; nova estrutura de desenvolvimento; ações evidenciadas como ponto de referência; certificações recebidas; entre outros. Dessa forma, a empresa promove ações que beneficiarão uma cadeia social e, em contrapartida, obtém o retorno sobre esses investimentos, por intermédio das vantagens e benefícios sociais, classificados como ponto de referência de uma empresa, obtendo benefícios sociais e financeiros, agregando maior valor junto aos acionistas, aos seus clientes reais e potenciais e à sociedade em geral. 58 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Apesar dos indicadores econômicos e financeiros apresentados (VPL e TIR) negar que o uso de biogás como fonte de eletricidade é economicamente e financeiramente viável na situação atual da ETE Ouro Verde, o projeto analisado apresenta condições propícias para uma operação de geração sustentável do ponto de vista econômico, pois há também um grande potencial para aumentar a rentabilidade do empreendimento através da implantação do mesmo em estações de maior geração de biogás, empregando o gerador por mais tempo e comercializando os créditos de carbono. O aporte inicial de investimento pode ser compensado pelos subprodutos deste processo, como o crédito de carbono e o biogás com conversão em energia elétrica. O aproveitamento da energia gerada origina benefícios tanto pelo consumo evitado, quanto pela venda do excedente à concessionária, quando é possível obter retorno máximo do investimento. Esta renda proporciona acumulação de capital, fato que permite investimentos na construção de novas ETEs, viabilizando a mesma em cidades onde a arrecadação não permitiria a construção. Além dos impactos econômicos, a utilização do biogás gera vários impactos sócio-ambientais. Nesta dimensão os benefícios são claros. Ao ser utilizado como produto para geração de energia elétrica, cria-se um meio econômico de subsidiar a construção de novas ETEs, evitando a disposição dos mesmos no solo e água. Conforme descrito anteriormente, o descarte inadequado de esgotos causam graves problemas ambientais, que vão desde a destruição de ecossistemas até a contaminação e morte de indivíduos. Em tempos de necessidade energética elevadas, criar fontes renováveis é imprescindível para manutenção de um modelo de desenvolvimento sustentável. O biogás atende este premissa, pois, conforme apresentado, ele é renovável, e sua transformação em energia elétrica evita a construção de novas fontes de energia não renováveis, como por exemplo, termelétricas movidas a carvão. Os benefícios do biogás associados à estrutura e a situação extremamente favorável à inserção da bioeletricidade no setor elétrico brasileiro 59 garantem ampla oportunidade para a inserção da bioenergia em larga escala na matriz elétrica brasileira. Entretanto, as fontes alternativas de energia ainda possuem um custo superior às fontes convencionais de energia, necessitando de políticas públicas para a sua inserção a curto e médio prazo até que no longo prazo o avanço tecnológico a torne competitiva com a geração convencional. Esta ação impulsionaria a adoção deste tipo de geração não apenas em estações de tratamento de esgotos, mas também em outros empreendimentos onde haja a geração de biogás. Portanto, sugere-se para trabalhos futuros, a realização de mais estudos objetivando a adoção de técnicas que compensem este déficit em relação à energia convencional, como a inserção rápida de pequenos projetos similares ao da SANEPAR nos programas de MDL, transporte e armazenamento de biogás produzido em pequenas estações para utilização em um único empreendimento, o que reduziria os custos de implantação do mesmo, fornecendo alimentação contínua de combustível, aumentando os indicadores econômicos e, conseqüentemente, viabilizando estes empreendimentos. Como contribuição deste trabalho, além do acervo bibliográfico consultado, está à disposição a planilha eletrônica elaborada pelo autor para cálculo de viabilidade econômico financeira de empreendimentos para geração de energia elétrica. Para utilização basta apenas inserir os valores solicitados. 60 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVES, João Wagner Silva. Diagnóstico técnico institucional da recuperação e uso energético do biogás gerado pela digestão anaeróbia de resíduos. 2000. 142 p. Dissertação (Mestrado em Energia) – Programa Interunidades de Pós Graduação da USP - USP/EP/IF/FEA, São Paulo, 2000. ANGONESE, A. R.; CAMPO, A. T.; ZACARKIM, C. E.; MATSUO, M. S.; CUNHA, F. Eficiência energética de sistema de produção de suínos com tratamento dos resíduos em biodigestor. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, PB, v. 10, n. 3, p. 745-750, 2006. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S141543662006000300030&lng=en&nrm=iso> Acesso em: 15 abr. 2010. ASSAF NETO, Alexandre. Matemática financeira e suas aplicações. 4. ed. São Paulo: Atlas, 1998. BALLAMINUT, C. E. C.; ALVES, L. R. A.; OSAKI, M.; RIBEIRO, R. G.; FONSECA, B. C. Análise do fluxo de caixa de propriedades produtoras de algodão e soja no estado de Goiás. In: Congresso da Sociedade Brasileira de Economia, Administração e Sociologia Rural, 46, 2008, Rio Branco, Acre. Comercialização, Mercados e Preços. Rio Branco, Acre, 2008. Disponível em: <http://www.sober.org.br/palestra/9/893.pdf> Acesso em: 20 abr. 2010. BARRERA, Paulo. Biodigestores: energia, fertilidade e saneamento para a zona rural. 2. ed. São Paulo: Ícone, 2003. BEUX, S. Avaliação do tratamento de efluente de abatedouro em digestores anaeróbicos de duas fases. 2005. 98 p. Dissertação (Mestrado em ciência e tecnologia de alimentos) – Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, PR, 2005. CASAROTTO FILHO, Nelson; KOPITTKE, Bruno Hartmut. Análise de investimentos: matemática financeira, engenharia econômica, tomada de decisão, estratégia empresarial. 8. ed. São Paulo: Atlas, 1998. CASTANÓN, Norman Jesus Beltran. Biogás originado a partir dos rejeitos rurais. 2002. 66 p. Trabalho apresentado como requisito parcial na disciplina de Biomassa como Fonte de Energia, Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia (PIPGE) do Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2002. CCE – Centro para a Conservação de Energia. Guia Técnico de Biogás. Amadora, Portugal: AGEEN – Agência para a Energia, 2000. 117 p. CENBIO – Centro Nacional de Referência em Biomassa. Medidas mitigadoras para a redução de emissões de gases de efeito estufa na geração termelétrica. Brasília, DF: Editora Dupligráfica, 2000. 222 p. 61 CENBIO – Centro Nacional de Referência em Biomassa. Nota técnica VII: Geração de energia a partir do biogás gerado por resíduos urbanos e Rurais. Florianópolis, SC: CENBIO, 2001. Disponível em: <http://cenbio.iee.usp.br/download/documentos/Nota%20t%E9cnica%20VII%20%20biog%E1s.pdf> Acesso em: 15 mai. 2010. COELHO, S. T.; VELÁZQUEZ, S. M. S. G.; MARTINS, O. S.; ABREU, F. C. (2006a). A conversão da fonte renovável biogás em energia. In: Congresso Brasileiro de Planejamento Energético, 5, 2006, Brasília, DF. Políticas públicas para a Energia: Desafios para o próximo quadriênio. Brasília, DF, 2006, 11 p. Disponível em: <http://cenbio.iee.usp.br/download/projetos/8_energ-biog.pdf> Acesso em: 20 abr. 2010. ______ (2006b). Geração de Energia Elétrica a partir do Biogás Proveniente do Tratamento de Esgoto Utilizando um Grupo Gerador de 18 kW. In: Congresso Brasileiro de Planejamento Energético, 5, 2006, Brasília, DF. Políticas públicas para a Energia: Desafios para o próximo quadriênio. Brasília, DF, 2006, 12 p. Disponível em: <http://cenbio.iee.usp.br/download/projetos/10_purefa.pdf> Acesso em: 20 abr. 2010. COLDEBELLA, A.; SOUZA, S. N. M.; SOUZA, J.; KOHELER, A. C. Viabilidade da Cogeração de Energia Elétrica com Biogás da Bovinocultura de Leite. In: Congresso Internacional sobre Geração Distribuição e Energia no Meio Rural, 6, 2006, Campinas, SP. Anais. Campinas. 2006, 9 p. Disponível em: <http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=MSC000000002 2006000200053&lng=en&nrm=abn> Acesso em: 15 abr. 2010. COSTA, D. F. Geração de energia elétrica a partir do biogás de tratamento de esgoto. 2006. 194 p. Dissertação (Mestrado em Energia) – Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 2006. FEIDEN, A. Tratamento de águas residuárias de indústria de fécula de mandioca através de biodigestor anaeróbio com separação de fases em escala piloto. 2001. 80 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Energia na Agricultura) Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, SP, 2001. FILHO, J. A. C. Biogás: independência energética do Pantanal Mato-grossense. Circular técnica nº. 9. Corumbá: EMBRAPA, 1981. GENOVESE, A. L.; UDAETA, M. E. M.; GALVÃO, L. C. R. Aspectos energéticos da biomassa como recurso no Brasil e no mundo. In: Congresso Internacional sobre Geração Distribuição e Energia no Meio Rural, 6, 2006, Campinas, SP. Anais. Campinas. 2006, 10 p. Disponível em: <http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=MSC000000002 2006000100021&lng=en&nrm=abn>. Acesso em: 15 abr. 2010. GITMAN, Lawrence J. Princípios de administração financeira. 7. ed. São Paulo: Harbra, 2002. 62 GOLDEMBERG, J; VILLANUEVA, L. D. Energia, Meio Ambiente & Desenvolvimento. 2. ed. rev. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2003. GROPPELLI, A. A.; NIKBAKHT, E. Administração financeira. 3. ed. São Paulo: Saraiva, 2010. HIGGINS, Roberto C. Análise para administração financeira. 8. ed. Rio de Janeiro: McGraw-Hill Interamericana do Brasil, 2007. HIRSCHFELD, Henrique. Engenharia econômica e análise de custos: aplicações práticas para economistas, engenheiros, analistas de investimentos e administradores. 7. ed. São Paulo: Atlas, 2000. LIMA, R. A. S. Orçamento e fluxo de caixa. In: LIMA, R. A. S. A gestão empresarial do negócio rural. São Paulo, 2006, cap.8, p.1-14. LIRA, J. C. U.; NOGUEIRA JR, J. A.; MARRA, E. G. Eficiência energética e aproveitamento do biogás em granjas de suínos. In: Congresso Brasileiro de Eficiência Energética, 2, 2007, Vitória, 2007. LOPES, I. V. O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo – MDL: guia de orientação. Rio de Janeiro: Fundação Getúlio Vargas, 2002. MACEDO, M. A. S. A Utilização de Programação Matemática Linear Inteira Binária (0-1) na Seleção de Projetos sob Condição de Restrição Orçamentária. In: Simpósio brasileiro de pesquisa operacional, 24, 2002, Rio de Janeiro. Anais do XXXIV SBPO. Rio de Janeiro: IME, 2002. 1 CD. MACEDO, M. A. S.; LUNGA, A.; ALMEIDA, K. Análise de viabilidade econômicofinanceira de projetos agropecuários: o caso da implantação de um projeto de produção de produtos apícolas. In: Congresso da Sociedade Brasileira de Economia, Administração e Sociologia Rural, 45, 2007, Londrina, PR. Disponível em: <http://www.sober.org.br/palestra/6/455.pdf> Acesso em: 18 abr. 2010. MACEDO, M. A. S.; SIQUEIRA, J. R. M. Custo e estrutura de capital – uma abordagem crítica. In: MARQUES, J. A. V. C.; SIQUEIRA, J. R. M. Finanças Corporativas: aspectos essenciais. Rio de Janeiro: Freitas Bastos, 2006. ICLEI - Governos Locais pela Sustentabilidade, Secretariado para América Latina e Caribe. Manual para aproveitamento do biogás: volume um, aterros sanitários. São Paulo: Escritório de projetos no Brasil, 2009. MARTINS, D. S.; ASSIS, E. G. Estudo da viabilidade econômica da implantação de um biodigestor em uma granja de perus. In: Encontro nacional de engenharia de produção, 27, 2007, Foz do Iguaçu, PR. Disponível em: <http://www.abepro.org.br/biblioteca/ENEGEP2007_TR590444_9790.pdf> Acesso em: 15 mai. 2010. 63 MASSOTI, Z. Viabilidade técnica e econômica do biogás a nível de propriedade. In: CELANT, T. M. B. et al. (Eds.) Curso de capacitação em práticas ambientais sustentáveis: treinamentos 2002. Concórdia: Embrapa Suínos e Aves - Programa Nacional do Meio Ambiente II. 2002. p 102-108. Disponível em: <http://www.cnpsa.embrapa.br/pnma/pdf_doc/10-Massotti.pdf> Acesso em: 15 mai. 2010. NORONHA, J. F.; DUARTE, L. Avaliação de projetos de investimentos na empresa agropecuária. In: AIDAR, A. C. K. Administração Rural. São Paulo: Paulicéia, 1995. OLIVEIRA, L. R. P., Biodigestor. Seminários Técnicos de Suinocultura. In: Simpósio Goiano de Avicultura, 7 e Simpósio Goiano de Suinocultura, 2, 2005, Goiânia, Goiás. OLIVEIRA, Paulo Armando Victória. Tecnologias para o manejo de resíduos na produção de suínos: manual de boas práticas. Concórdia: Embrapa Suínos e Aves, 2004. PECORA, V. Implantação de uma Unidade Demonstrativa de Geração de Energia elétrica a Partir do Biogás de Tratamento do esgoto Residencial da USP - Estudo de Caso. 153 p. 2006. Dissertação (Mestrado em Energia) – USP. São Paulo, 2006. SANTOS, P. Guia Técnico de Biogás. CCE – Centro para a Conservação de Energia: Portugal, 2000. SANTOS, T. M. B.; LUCAS JR., J. Balanço Energético em Galpão de Frangos de Corte. Revista Engenharia Agrícola. Jaboticabal, v. 24, n. 1, p. 25-36, jan./abr., 2004. SILVEIRA, O. Biodigestor: Solução energética para o campo. São Paulo: Secretaria de Ciência: Família Cristã, 1981. SOUZA, S. N. M.; PEREIRA, W. C.; NOGUEIRA, C. E.; PAVAN, A. A.; SORDI, A. Custo da Eletricidade Gerada em Conjunto Motor Gerador Utilizando Biogás da Suinocultura. Acta Scientiarum Technology. Maringá, v.26, n. 2, p. 127-133, 2004. SPERLING, Marcos Von. Introdução a qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 3. ed. Belo Horizonte: UFMG, 2005. UNFCC - United Nations Framework Convention on Climate Change. ACM0002. Consolidated methodology for grid-connected electricity generation from renewable sources Version 7. Disponível em: <http://cdm.unfccc.int/methodologies/PAmethodologies/approved.html>. Acesso em: 15/05/2010. VITORATTO, E. Tratamento de efluentes líquidos orgânicos: sistemas anaeróbios. São Paulo: Faculdade Oswaldo Cruz, 2004. 64 APÊNDICES 65 APÊNDICE I – PLANILHA ELETRÔNICA PARA CÁLCULO DE VIABILIDADE ECONOMICO FINANCEIRA DE EMPREENDIMENTOS GERADORES DE ENERGIA ELÉTRICA COM BIOGÁS (CD-ROM)