Investigações e reflexões sobre o desenvolvimento da industrialização do biogás a partir de resíduos agrícolas

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　Investigações e reflexões sobre o desenvolvimento da indústria de biogás a partir de resíduos agrícolas I. Por que é necessário desenvolver o biogás a partir de resíduos agrícolas? 　　1. Recursos abundantes de matérias-primas. O país possui mais de 1,8 bilhão de mu de terra arável. Se cada mu produzir 0,5 tonelada de palha, teremos um total de 900 milhões de toneladas. Se incluirmos a palha produzida nas áreas rurais de todo o país, tanto a quantidade total certamente ultrapassará 1 bilhão de toneladas. Que quantia enorme de recursos é essa. Metade dos insumos agrícolas é utilizada para a produção de frutos, e a outra metade, para a produção de palha. Estudar a natureza da palha significa, na verdade, estudar a questão de “recuperar a outra metade da agricultura”. Isso tem uma importância fundamental para a resolução dos problemas relacionados à agricultura, às áreas rurais e aos agricultores. 　　2. Necessidade real e urgente. **No relatório de trabalho de 2016, o primeiro-ministro afirmou que era necessário “aumentar o fornecimento de gás natural, aperfeiçoar as políticas de apoio ao desenvolvimento da energia eólica, solar e de biomassa, e aumentar a participação das energias limpas”. Incentivar o uso sustentável da palha, reduzindo sua queima direta. O desenvolvimento do biogás a partir de resíduos agrícolas permite não apenas aumentar o fornecimento de gás natural biológico, mas também aumentar a proporção de energias limpas. Além disso, reduz significativamente a necessidade de queima direta desses resíduos. Trata-se, portanto, de uma medida viável que resolve várias necessidades urgentes ao mesmo tempo. 　　3. A produção de biogás a partir de resíduos agrícolas possui alta eficiência energética e produtiva. Nas condições da tecnologia moderna, a gaseificação ou metanização da palha permite obter biogás de alta qualidade. Ao mesmo tempo, isso permite que os elementos nutricionais das plantas sejam preservados e devolvidos ao solo em grande quantidade. O processo de gaseificação é um elemento central no ciclo e uso dos materiais nos ecossistemas agrícolas. É também o principal meio de aproveitamento dos resíduos de colheitas. Trata-se de um desenvolvimento profundo de recursos potenciais, com bons benefícios econômicos e ambientais. É a única fonte de energia de biomassa com efeito negativo nas emissões de carbono. 　　II. Histórico do desenvolvimento do biogás a partir de resíduos agrícolas Há muito tempo, o uso de resíduos agrícolas como matéria-prima para a produção de biogás tem representado um desafio no nosso país. Muitos especialistas e acadêmicos de instituições de ensino superior e de pesquisa no país desenvolveram diversos métodos para o pré-tratamento da palha, realizando inúmeros estudos e experimentos a esse respeito. Há quem defenda o pré-tratamento químico, quem defende o pré-tratamento por explosão, quem defende o pré-tratamento com silagem e quem defende o pré-tratamento por pútridação. Pode-se dizer que há uma grande diversidade de métodos, com diferentes abordagens sendo discutidas. 　　Yao Xuhua, agricultor de Qingxian com 64 anos este ano, dedicou mais de 40 anos a pesquisar a produção de biogás a partir de restos de colheitas. Em 2006, ele alcançou uma grande conquista em suas pesquisas: utilizando apenas palha de milho, que era simplesmente picada e colocada em tanques de biogás, era possível gerar gás de maneira eficiente. Na época, o secretário do comitê do partido do condado, Zhao Chaoying, trabalhou no local e declarou que o biogás produzido a partir de restos de colheitas era “a quinta maior invenção da China”. Ele determinou que o orçamento do condado destinasse 200 mil yuan para esse fim, além de coordenar com as autoridades locais para que fosse destinado um terreno para apoiar esse novo desenvolvimento. De 15 de julho a 31 de agosto de 2007, o Instituto de Gás Biogênico do Ministério da Agricultura realizou monitoramentos no local para avaliar o funcionamento do novo sistema de produção de gás biogênico a partir de resíduos agrícolas em Qingxian. Em 3 de setembro, foi formado um grupo de especialistas, sob a liderança da pesquisadora Yan Li, com o diretor Li Jingming como vice-líder. Os membros do grupo eram os pesquisadores Mei Zili e Fu Zhengge, além do pesquisador assistente Zhao Yuexin. Eles concluíram que os dados relacionados ao funcionamento do sistema eram confiáveis; a taxa de produção de gás era de 1,1 m³/m³·dia. Para cada quilograma de resíduos agrícolas utilizados, podia-se obter cerca de 0,5 m³ de gás biogênico. O sistema estava em nível técnico adequado para ser utilizado em larga escala. 　　Em 2009, o Ministério da Agricultura implementou dezesseis projetos-piloto de geração de biogás a partir de resíduos agrícolas em todo o país. Em 2010, o Ministério da Agricultura implementou trinta e um projetos-piloto de geração de biogás a partir de resíduos agrícolas em todo o país. 　　O biogás produzido a partir de resíduos agrícolas em Qingxian chamou a atenção de universidades, institutos de pesquisa e empresas do país. Ao longo dos anos, inúmeros estudiosos visitaram o local, o que contribuiu para o desenvolvimento acelerado do uso de biogás a partir de resíduos agrícolas em todo o país. Em Qingxian, foi criada uma empresa especializada em biocombustíveis para desenvolver tecnologias relacionadas a esse campo. Em 26 de junho de 2012, um comitê de avaliação, cujo presidente era Zhao Lixin, diretor do Instituto de Planejamento e Desenvolvimento Agrícola e do Instituto de Energia e Meio Ambiente, e cujo vice-presidente era Li Jingming, secretário-geral da Sociedade Chinesa de Biogás, avaliou o projeto “Desenvolvimento de tecnologias para a produção de biogás por fermentação em temperatura média de resíduos agrícolas, bem como dos equipamentos relacionados”. O comitê concluiu que se tratava de uma inovação nacional, que preenchia uma lacuna no país, alcançando assim um nível de excelência nacional. 　　Em 2015, o governo central destinou 2 bilhões de recursos para apoiar 25 projetos-piloto de produção de biogás em escala nacional, além de 386 projetos de geração de biogás em grande escala. **O Gabinete da Comissão de Desenvolvimento e Reforma, bem como o Gabinete do Ministério da Agricultura, também emitiram o “Plano de Trabalho para a Transformação e Melhoria dos Projetos de Gás Biogás nas Zonas Rurais em 2015”. No mesmo ano, a **Agência de Energia iniciou, em Inner Mongolia, um projeto piloto para a produção anual de 200 milhões de metros cúbicos de gás natural biológico. O principal material de partida para a produção de biogás é o restolho. 　　**Embora já se passem dez anos desde que os órgãos competentes começaram a promover em todo o país a tecnologia de gás biogênico a partir de resíduos agrícolas desenvolvida por Yao Xuhua, essa tecnologia ainda está em seu estágio inicial de desenvolvimento. Em outras palavras, estamos diante de um momento crucial para a sua industrialização. Trata-se de uma indústria emergente estratégica, com um potencial de mercado de quatro a cinco trilhões de yuans. A industrialização do biogás a partir de resíduos agrícolas é apenas uma questão de tempo até que se desenvolva também a industrialização do gás natural biológico. 　　III. Principais problemas no desenvolvimento do biogás a partir de resíduos agrícolas 1. Baixa rentabilidade dos investimentos. Isso se manifesta principalmente por grandes investimentos, pequena escala, baixa produção e baixos rendimentos. De acordo com estatísticas aproximadas, desde 2003, nosso país gasta dezenas de bilhões de yuans por ano em subsídios para os agricultores, destinados ao uso do biogás e a projetos relacionados a ele. Se incluirmos os 2 bilhões deste ano, já chega a mais de 40 bilhões. Após tantos anos de esforços, o biogás ainda não se tornou uma indústria viável em nosso país. Qual é a causa dessa situação? Especialistas renomados acreditam que o problema principal é de natureza conceitual. As pessoas costumam considerar o biogás como uma indústria de interesse público e benéfica, querendo sempre depender de subsídios para sobreviver. O que elas não percebem é que, dessa forma, perde-se a motivação para o progresso tecnológico e o desenvolvimento. Ao longo dos anos, poucas pessoas realizaram estudos específicos sobre a viabilidade econômica do investimento em biogás a partir de resíduos agrícolas. De acordo com os padrões de subsídios financeiros do governo central para os anos de 2015-2016, há um subsídio de 1500 yuan/m3 para a construção de grandes projetos de geração de biogás. Para uma produção anual de 1 m3 de biogás, o subsídio é de 4,11 yuan. Com base nesses critérios, o investimento necessário para produzir 1 m3 de biogás por ano é de 11,74 yuan ； Há um subsídio de 2.500 yuan/m³ para projetos-piloto de produção de biogás. Além disso, há um subsídio de 6,85 yuan por m³ produzido anualmente. Com base nesses critérios, o investimento necessário para produzir 1 m³ de biogás por ano é de 17,12 yuan. É bem questionável quais seriam os benefícios econômicos de um projeto que continue sendo sustentado dessa maneira. 　　2. A eficiência na produção de gás a partir de resíduos agrícolas é baixa. Atualmente, em muitos projetos de geração de biogás a partir de resíduos agrícolas no país, a taxa de produção de gás é muito baixa. Em alguns projetos que exigem investimentos de dezenas de milhões ou até centenas de milhões de reais, a taxa de produção de gás a partir de resíduos de milho seco é de apenas cerca de 300 m³/T. Ainda existe uma diferença considerável em relação ao potencial máximo de geração de biogás a partir da palha de milho, e isso se deve principalmente a processos inadequados. O crescimento e a reprodução das bactérias metanogênicas são lentos, enquanto os seres humanos são impacientes. Eles querem sempre que o estrume se adapte aos vários tipos de digestores anaeróbicos, de acordo com suas próprias ideias. Por isso, surgem diversas maneiras de construir esses dispositivos. Todos esperam que a palha seja processada rapidamente para gerar mais gás, mas, na realidade, o resultado é bem inferior ao esperado. Na minha opinião, não importa se se trata de um sistema de tipo “separador de fluxos”, “impulsor de fluxos” ou “totalmente misturado”, nem quem for o responsável pelo projeto e construção; se a eficiência na produção de biogás for baixa, então esse sistema é obsoleto, não tem viabilidade e não merece ser promovido. Existe apenas um critério para avaliar se os diferentes modelos são avançados ou atrasados: a taxa de geração de gás. Qual é a essência da baixa eficiência na produção de gás a partir de resíduos agrícolas em projetos de biogás? No fim das contas, é um problema de tecnologia de processamento imatura e insuficiente. 　　3. O desenvolvimento da indústria de biogás a partir de resíduos agrícolas é lento. Podemos observar o seguinte fenômeno: primeiro, há muitas unidades envolvidas no planejamento da pesquisa; grandes faculdades e institutos de pesquisa do país participam ativamente ； Em segundo lugar, há muitas empresas que vendem equipamentos, materiais e instrumentos relacionados ao biogás ； Terceiro, há muitas empresas que se dedicam à construção de plantas de gás biogás ； Quarto: há muitos projetos construídos com base em subsídios ； Quinto: muitos dos edifícios construídos não funcionam corretamente ； Em sexto lugar, há poucas empresas que contam com recursos próprios para a construção e que operam com base nas receitas provenientes do biogás. Isso é algo que merece nossa séria reflexão. 　　IV. Práticas inovadoras com biogás de resíduos agrícolas Em julho de 2013, Yao Xuhua iniciou novas explorações e práticas nessa área. Ele precisa primeiro negar a si mesmo, abandonar o “modelo de Qingxian” ao qual se apegou por tantos anos, e adotar os digestores anaeróbicos subterrâneos ou semi-subterrâneos. Três anos se passaram com todo esse esforço, mas o céu recompensa aqueles que são perseverantes. Apesar das dificuldades econômicas constantes, os resultados foram excelentes. 　　1. Foi criado um novo modelo para o desenvolvimento do biogás a partir de resíduos agrícolas. Palha pura, totalmente subterrânea ou semi-subterrânea; integração entre geração e armazenamento de gás. Esse modelo é vantajoso tanto para a armazenagem de calor e isolamento térmico, quanto para a economia de espaço e redução dos investimentos. A palha não precisa de pré-tratamento complexo, nem de ajuste da proporção de carbono e nitrogênio, nem de misturadores mecânicos. 　　2. Foi desenvolvido um novo processo de digestão anaeróbica de resíduos agrícolas. Em conformidade com as leis objetivas da digestão anaeróbica lenta das palhas e do crescimento lento das bactérias produtoras de metano, foi possível alcançar períodos mais longos de retenção de água, sólidos e microrganismos. Isso resultou no maior nível nacional de produção de biogás a partir de palhas: mais de 0,5 m3 de biogás por quilo de palha seca (com 12% de umidade). 　　3. O processo de digestão anaeróbica de resíduos vegetais é exotérmico. Essa descoberta foi proposta pela primeira vez em todo o país por Yao Xuhua, em 2013. Aproveitar ao máximo o calor gerado no processo de digestão anaeróbica de resíduos vegetais é de grande importância para reduzir o consumo de energia e melhorar a eficiência da reação de digestão anaeróbica. Isso é algo que merece grande atenção! Observamos que especialistas do Instituto de Ciências do Biogás do Ministério da Agricultura, bem como de Universidade de Sichuan, como Shi Guozhong, Mei Zili e Long Enshen, também identificaram esse fenômeno durante os experimentos. 　　4. Foram superados os problemas relacionados à entrada e saída do biogás produzido a partir da palha, bem como à formação de camadas de casca sobre a palha. Em conformidade com a formação da casca, aproveitando suas características e potencializando sua função, foram projetados novos processos e equipamentos para o carregamento de matéria-prima e a remoção dos resíduos. 　　5. Criar vários projetos práticos para atender às necessidades do mercado. Por exemplo, a fábrica de alimentos Shengfa, em Qingxian; o sistema de aquecimento dos prédios residenciais em Shuangtang, em Tianjin; a produção de arados para cultivo pela empresa de siderurgia em Dingzhou, em Hebei; e o uso do gás gerado a partir de resíduos agrícolas para cozinhar as refeições diárias dos habitantes de Yuzhou, em Henan. Tudo isso representa exemplos de aplicação do gás gerado a partir de resíduos agrícolas. Esses exemplos representam esforços valiosos para o desenvolvimento em larga escala desse tipo de gás, bem como para seu uso em aplicações civis e industriais. Mídias como CCTV, People’s Daily Online, Xinhua Net e a revista “Minsheng Zhoukan”, da People’s Daily, publicaram reportagens sobre o assunto várias vezes. Mais detalhes podem ser encontrados na internet, em “Yao Xuhua Biogás”. 　　V. Desenvolver intensivamente a indústria de biogás a partir de resíduos agrícolas 1. Relembrando as orientações de Deng Xiaoping sobre o biogás Em julho de 1980, Deng Xiaoping, durante uma inspeção às instalações de produção de biogás nas áreas rurais de Sichuan, afirmou: “É bom desenvolver o uso do biogás; trata-se de uma direção promissora, que pode ajudar a resolver os problemas energéticos nas áreas rurais, de acordo com as condições locais.” O desenvolvimento do biogás requer um planejamento, com objetivos e direções claros a serem alcançados. Para se focar na pesquisa científica, o biogás também precisa seguir os princípios de padronização, serialização e universalização. Caso contrário, não é possível gerenciá-lo adequadamente, nem garantir a qualidade. “Isso é algo muito bom; todos devem dar importância a isso. 　　****Foi dito que: “Acelerar o desenvolvimento da indústria de biogás nas áreas rurais está em conformidade com as exigências do desenvolvimento de uma economia baseada em energias verdes e da construção de uma sociedade que utilize recursos de forma eficiente. Além disso, isso também contribui para o desenvolvimento de novas áreas rurais socialistas.” Atualmente, é necessário adotar medidas eficazes para superar as dificuldades e problemas que existem, visando melhorar constantemente o desenvolvimento da indústria de biogás nas áreas rurais. 　　Relembrar as orientações de Deng Xiaoping não só nos faz lembrar da pergunta significativa que o camarada Xiaoping fez sobre se o biogás poderia ser usado para cozinhar rins, mas também nos faz perceber a grande importância da ideia de Deng Xiaoping de desenvolver o biogás por meio dos “três princípios”. Agora, a padronização e a serialização já estão praticamente implementadas, mas a universalização ainda é um grande problema! Como é possível industrializar e transformar em produto comercial se não for possível generalizar? 　　Seguir as diretrizes de aprendizado e implementação significa ser ousado na inovação, manter uma estreita ligação com a realidade, adotar medidas eficazes para superar as dificuldades e problemas que surgem. É preciso desenvolver o uso do biogás produzido a partir de resíduos agrícolas de maneira que reflita as características chinesas. Em termos mais concretos: é necessário adotar medidas eficazes para aumentar a rentabilidade dos investimentos relacionados à produção de biogás a partir de resíduos agrícolas, reduzindo assim os custos de investimento nesse setor. Isso também faz parte do que se espera com as reformas do lado da oferta! Na minha opinião, é necessário reduzir o investimento fixo necessário para a produção de biogás a partir de resíduos agrícolas, por metro cúbico, para menos de 4 yuan. 　　Em segundo lugar, é necessário resolver as dificuldades e problemas relacionados à produção de biogás a partir de resíduos agrícolas. É preciso aumentar a eficiência dessa produção, utilizando as tecnologias mais avançadas de digestão anaeróbica, de modo que cada quilo de resíduos agrícolas secos possa gerar mais de 0,5 m³ de biogás. 　　Terceiro, reduzir ou diminuir o consumo desnecessário, aumentando assim o nível de produção de energia a partir do biogás produzido a partir da palha. Dessa forma, a produção de energia a partir da palha pode atingir mais de 90%, enquanto o consumo próprio fica abaixo de 10%. 　　Quarto, busca-se manter a simplicidade e a praticidade: projetos de geração de biogás a partir de resíduos agrícolas com produção anual inferior a 2 milhões de m³, que podem ser mantidos por 2 ou 3 pessoas ； Uma instalação de produção de biogás a partir de resíduos agrícolas, com capacidade de 10 milhões de m³ por ano, é mantida por 7 ou 8 pessoas. 　　Quinto, é necessário dar mais atenção aos benefícios econômicos do biogás produzido a partir de resíduos agrícolas. Isso pode ser feito reduzindo os custos de investimento e aumentando a taxa de produção de gás, de modo que projetos em larga escala de produção de biogás possam recuperar todo o investimento em 7 ou 8 anos. 　　Sexto, é possível reproduzi-lo e implementá-lo em grande escala, realizando assim o que Deng Xiaoping vislumbrou: a “tríplice modernização”. Em particular, a universalização desse sistema permite melhorar continuamente o desenvolvimento da indústria de biogás nas áreas rurais. 　　2. Acelerar a transformação e modernização, promovendo o rápido desenvolvimento da indústria de biogás a partir de resíduos agrícolas. No ano passado, os órgãos competentes apresentaram o “Plano de Trabalho para a Transformação e Modernização dos Projetos de Biogás Rural em 2015”. Considero que esse plano é extremamente necessário e oportuno. Aqui, apresento algumas reflexões e sugestões pessoais: primeiro, é necessário haver uma transformação na mentalidade, passando de um modelo de desenvolvimento baseado no pensamento da economia planejada para outro modelo ； 　　Em segundo lugar, é necessário elevar as ações e medidas, de modo a atender às necessidades do desenvolvimento da economia de mercado. 　　Terceiro, é necessário criar espaço nas políticas. A experiência de mais de 30 anos de reforma e abertura nos mostra que, seja na abertura de Shenzhen ao mundo exterior ou nas reformas rurais em Xiaogang Village, uma lição fundamental é a de que, nos momentos cruciais das grandes reformas, é preciso criar espaço nas políticas, permitindo que sejam quebradas algumas das restrições existentes. 　　Quarto, **não se deve mais subsidiar os investimentos na construção de plantas de gás biogênico; dessa forma, não será possível desenvolver a indústria relacionada ao gás biogênico**. 　　Quinto, sugere-se a implementação de incentivos para os produtos finais; pode-se considerar uma política de 30 ou 50 centavos. Ou seja, há um prêmio de 0,3 yuan por metro cúbico de biogás, e de 0,5 yuan por metro cúbico de gás natural biológico. 　　A importância do desenvolvimento do biogás a partir de resíduos agrícolas é enorme. Estima-se que uma usina de biogás com capacidade de produção de 11.000 m³ por dia possa gerar 4 milhões de m³ de biogás por ano. Esse volume pode substituir 2.856 toneladas de carvão como fonte de energia, o que equivale a 2,4 milhões de m³ de gás natural ou 2.000 toneladas de petróleo bruto. Além disso, isso permite a redução de 1.720 toneladas de dióxido de carbono na atmosfera. Acelerar o desenvolvimento modular certamente mudará a posição histórica dessa energia limpa, transformando-a em uma “indústria de novas energias localizada nas áreas rurais”. Isso contribuirá significativamente para a resolução dos problemas relacionados à agricultura, às áreas rurais e aos agricultores em nosso país. 　　Autor deste artigo: Zhang Hongyu