Conclusões
Vantagens da biomassa na produção de energia
Desafios tecnológicos para o desenvolvimento
da biomassa
Vantagens da biomassa na produção de energia
Ser uma fonte de energia limpa e renovável.
Reduzir a dependência de petróleo.
Diminuir o lixo industrial.
Ter baixo custo de implantação e manutenção.
Reduzir impacto ambientais.
Desafios tecnológicos para o
desenvolvimento da biomassa
Principais dificuldades
Baixa densidade e produção dispersa
Estado físico sólido
Umidade
Desenvolvimento tecnológico
Tecnologias de colheita e logística
Aprimorar tecnologias de conversão energética
Aumentar eficiência de processos de produção de
energia e de combustíveis líquidos
Ruth Pastôra Saraiva Leão
Patrick de Alencar Souza
João Victor Cavalcante Barros
Gilberto Ferreira e Silva Filho
Referências Bibliográficas
Ministério de Minas e Energia
Tecnologias da Biomassa para Conversão de Energia Prof. Dr.Waldir A. Bizzo
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA – ANEEL.
CENBIO – Centro Nacional de Referência em Biomassa
Fonte: www.joinville.ifsc.edu.br
A biomassa é um material orgânico feito a partir de plantas e animais. Contém energia armazenada obtida a partir do Sol. As plantas absorvem a energia do Sol num processo denominado fotossíntese.
A energia química das plantas é transferida para os animais e para as pessoas que as comem.
A biomassa é uma fonte de energia renovável porque é possível sempre plantar mais árvores e obter colheitas, e os resíduos existiram sempre. Alguns exemplos de combustíveis de biomassa são a madeira, colheitas, estrume e algum lixo.
Quando queimada, a energia química da biomassa é libertada como calor. A madeira queimada através de uma lareira é um combustível de biomassa. Resíduos de madeira ou lixo podem ser queimados para fazer vapor para produzir eletricidade, ou para produzir calor para a indústria ou para o setor doméstico.
Queimar a biomassa não é a única forma de libertar a sua energia.
A biomassa pode ser convertida noutras formas de energia utilizável como o gás metano ou combustíveis de transporte como o bioetanol e o biodiesel. O gás metano é o principal componente do gás natural. Produtos mal cheirosos, como o lixo em decomposição e os resíduos agrícolas e humanos, libertam gás metano – também chamado gás de aterro ou biogás. Colheitas como as de milho ou cana-de-açúcar podem ser fermentadas para produzir combustível de transporte – o etanol. O biodiesel, outro combustível de transporte, pode ser produzido a partir de produtos alimentares usados, como óleos vegetais e gorduras animais.
Inicialmente, a biomassa não pode ser utilizada para produzir energia. Tornam-se necessários, assim, alguns processos intermédios para adequar a biomassa à sua posterior conversão em energia.
Esses processos estão incluídos em 4 grupos:
Físicos: são processos que atuam fisicamente sobre toda a biomassa e estão associados com as fases primárias da transformação (preparação, corte, compactação, secagem, etc.)
Químicos:são os processos relacionados com s digestão química, geralmente através de hidrólise, pirólise ou gasificação.
Biológicos: são implementados através de uma atuação direta de microrganismos ou as suas enzimas (fermentação)
Quando a biomassa passou pela primeira transformação, pode ser utilizada para produção de energia. As utilizações dessa biomassa são as seguintes:
Geração de energia eléctrica: utilizar biomassa para gerar eletricidade em centrais de vapor de ciclo simples ou através de gasificação ou um processo de bio-digestão. Podem ser combinadas com outras formas de energia renováveis ou tradicionais.
Utilização térmica final: a biomassa pode ser utilizada como combustível para gerar um fluído térmico que pode ser usado nalguns processos industriais, na produção de água quente ou calor.
Produção de biofuel: a biomassa é utilizada na produção de combustíveis alternativos à gasolina (bioetanol) ou gasóleo (biodiesel).
Produção de biogás: a biomassa é usada como um substituto do gás natural.
Fonte: www.greenlodges.net
Do ponto de vista da geração de energia, o termo biomassa abrange os derivados recentes de organismos vivos utilizados como combustíveis ou para a sua produção.
Do ponto de vista da ecologia, biomassa é a quantidade
total de matéria viva existente num ecossistema ou numa população animal ou
vegetal. Os dois conceitos estão, portanto, interligados, embora sejam diferentes.
Na definição de biomassa para a geração de energia excluem-se
os tradicionais combustíveis fósseis, embora estes também sejam derivados
da vida vegetal (carvão mineral) ou animal (petróleo e gás natural), mas são
resultado de várias transformações que requerem milhões de anos para acontecerem.
A biomassa pode considerar-se um recurso natural
renovável, enquanto que os combustíveis fósseis não se renovam a curto prazo.
A biomassa é utilizada na produção de energia a partir de
processos como a combustão de material orgânico produzida e acumulada em um
ecossistema, porém nem toda a produção primária passa a incrementar a
biomassa vegetal do ecossistema. Parte dessa energia acumulada é
empregada pelo ecossistema para sua própria manutenção. Suas vantagens são
o baixo custo, é renovável, permite o reaproveitamento de resíduos e é menos
poluente que outras formas de energias como aquela obtida a partir de combustíveis
fósseis.
A queima de biomassa provoca a liberação de dióxido de carbono
na atmosfera, mas como este composto havia sido previamente absorvido pelas
plantas que deram origem ao combustível, o balanço de emissões de CO2 é nulo.
Um dos primeiros empregos da biomassa pelo ser humano para adquirir energia teve início com a utilização do fogo como fonte de calor e luz. O domínio desse recurso natural trouxe à humanidade a possibilidade de exploração dos minerais, minérios e metais, marcando novo período antropológico. A madeira do mesmo modo foi por um longo período de tempo a principal fonte energética. Com ela, a cocção, a siderurgia e a cerâmica foram empreendidas. Óleos de fontes diversas eram utilizados em menor escala.
O grande salto da biomassa deu-se com o advento
da lenha na siderurgia, no período da Revolução Industrial.
Nos anos que compreenderam o século XIX, com a revelação da tecnologia a vapor,
a biomassa passou a ter papel primordial também para obtenção
de energia mecânica com aplicações em setores na indústria e nos transportes.
A despeito do início da exploração dos combustíveis fósseis, como o carvão
mineral e o petróleo, a lenha continuou desempenhando importante papel energético,
principalmente nos países tropicais. No Brasil, foi aproveitada em larga escala,
atingindo a marca de 40% da produção energética primária, porém, para o meio-ambiente
um valor como esse não é motivo para comemorações, afinal, o desmatamento
das florestas brasileiras aumentou nos últimos anos.
Durante os colapsos de fornecimento de petróleo que ocorreram durante a década
de 1970, essa importância se tornou evidente pela ampla utilização de artigos
procedentes da biomassa como álcool, gás de madeira, biogás
e óleos vegetais nos motores de combustão interna. Não obstante, os motores
de combustão interna foram primeiramente testados com derivados de
biomassa, sendo praticamente unânime a declaração de que os combustíveis
fósseis só obtiveram primazia por fatores econômicos, como oferta e procura,
nunca por questões técnicas de adequação.
Para obtenção das mais variadas fontes de energia, a biomassa
pode ser utilizada de maneira vasta, direta ou indiretamente. O menor percentual
de poluição atmosférica global e localizado, a estabilidade do ciclo do carbono
e o maior emprego de mão-de-obra, podem ser mencionados como alguns dos benefícios
de sua utilização.
Igualmente, em relação a outras formas de energias renováveis, a biomassa,
como energia química, tem posição de destaque devido à alta densidade energética
e pelas facilidades de armazenamento, câmbio e transporte.
A semelhança entre os motores e sistemas de produção de energia de biomassa e de energia fóssil é outra vantagem, dessa forma a substituição não teria um efeito tão impactante nem na indústria de produção de equipamentos nem nas bases instituídas para transporte e fabricação de energia elétrica.
A lenha é muito utilizada para produção de energia por biomassa - no Brasil, já representou 40% da produção energética primária. A grande desvantagem é o desmatamento das florestas;
Cana-de-açúcar - no Brasil, diversas usinas de açúcar e destilarias estão produzindo metano a partir da vinhaça. O gás resultante está sendo utilizado como combustível para o funcionamento de motores estacionários das usinas e de seus caminhões. O equipamento onde se processa a queima ou a digestão da biomassa é chamado de biodigestor. Numa destilaria com produção diária de 100 000 litros de álcool e 1500 m3 de vinhaça, possibilita a obtenção de 24 000 m3 de biogás, equivalente a 247,5 bilhões de calorias. O biogás obtido poderia ser utilizado diretamente nas caldeiras, liberando maior quantidade de bagaço para geração de energia elétrica através de termoelétricas, ou gerar 2916 KW de energia, suficiente para suprir o consumo doméstico de 25 000 famílias;
Serrim ou serradura de madeira;
Papel já utilizado;
Galhos e folhas decorrentes da poda de árvores em cidades ou casas;
Embalagens de papelão descartadas após a aquisição de diversos eletrodomésticos ou outros produtos;
Casca de arroz;
Capim-elefante;
Lodo de ETE: Especialmente os provenientes do processo de lodos ativados amplamente utilizados na industria têxtil.
Alguns exemplos de produtos derivados da biomassa são:
Bio-óleo
Líquido negro obtido por meio do processo de pirólise cujas destinações principais são aquecimento e geração de energia elétrica.
Biogás
Metano obtido juntamente com dióxido de carbono por meio da decomposição de materiais como resíduos, alimentos, esgoto e esterco em digestores de biomassa.
Biomass-to-Liquids
Líquido obtido em duas etapas. Primeiro é realizado um processo de gasificação, cujo produto é submetido ao processo de Fischer-Tropsch. Pode ser empregado na composição de lubrificantes e combustíveis líquidos para utilização em motores do ciclo diesel.
Etanol celulósico
Etanol obtido alternativamente por dois processos. Em um deles a biomassa, formada basicamente por moléculas de célulose, é submetida ao processo de hidrólise enzimática, utilizando várias enzimas, como a celulase, celobiase e ß-glicosidase. O outro processo é composto pela execução sucessiva das três seguintes fases: gasificação, fermentação e destilação.
Bioetanol "comum"
Feito no Brasil à base do sumo extraído da cana de açúcar (caldo de cana). Há países que empregam milho (caso dos Estados Unidos) e beterraba (da França) para a sua produção. O sistema à base de cana-de-açúcar empregado no Brasil é mais viável do que o utilizado pelo americano e francês.
Biodiesel
Éster produzido com óleos vegetais como do dendê, da mamona, do sorgo e da soja, etc.
Óleo vegetal
Pode ser usado em Motores diesel usando a tecnologia Elsbett
Lenha
Forma mais antiga de utilização da Biomassa.
Carvão vegetal
Sólido negro obtido pela carbonização pirogenal da lenha ou carbonização hidrotermal.
Turfa
Material orgânico, semidecomposto encontrado em regiões pantanosas.
No Brasil existem algumas iniciativas neste setor, sobretudo na
seção de transportes. A USGA, éter etílico, óleo de mamona e alguns compostos
de álcool como a azulina e a motorina, foram produzidos em substituição à
gasolina ou ao Diesel com sucesso, da década de 1920 até os primeiros dias
da dezena seguinte; período do colapso decorrente da Primeira Guerra Mundial.
A mistura do álcool na gasolina, iniciada por lei em 1931, permitiu ao Brasil
a melhoria do resultado dos motores de combustão de forma garantida e higiênica;
o uso de aditivos veneníferos como o chumbo tetra etílico, que de maneira
similar foram utilizados em outros países para o aumento das características
antidetonantes da gasolina, foi evitado. É de grande importância tal aumento,
pois facilita o uso de maior taxa de compressão nos motores a explosão.
O Pró Álcool praticado nos anos de 1970, consolidou a opção do álcool como
alternativa à gasolina. Não obstante os problemas enfrentados como queda nos
valores internacionais do petróleo e oscilações no preço do álcool, que afetaram
por várias vezes a oferta interna do álcool, os efeitos da estratégia governamental
sobrevivem em seus incrementos. A gasolina brasileira é uma mistura contendo
25% de álcool e a metodologia de fabricação do carro a álcool atingiu níveis
de excelência. Os problemas enfrentados na década de 1990 de desabastecimento
de álcool que geraram a queda na busca do carro a álcool deixaram de ser uma
ameaça ao consumidor graças à recente oferta dos carros bicombustíveis.
Recentemente, o programa do biodiesel está sendo implantado para a inserção
do óleo vegetal como complementar ao óleo diesel. Primeiramente a mistura
será de até 2% do derivado da biomassa no diesel com um aumento
gradativo até o percentual de 20% num período de dez anos.
O experimento brasileiro não está limitado apenas à esfera dos transportes,
o setor de energia elétrica tem sido favorecido com a injeção de energia procedente
das usinas de álcool e açúcar, geradas a partir da incineração do bagaço e
da palha da cana-de-açúcar. Outros detritos como palha de arroz ou serragem
de madeira também sustentam algumas termoelétricas pelo país.
A respeito das conveniências referidas, o uso da biomassa em larga escala também exige certos cuidados que devem ser lembrados, durante as décadas de 1980 e 1990 o desenvolvimento impetuoso da indústria do álcool no Brasil tornou isto evidente. Empreendimentos para a utilização de biomassa de forma ampla podem ter impactos ambientais inquietantes.
O resultado poder ser destruição da fauna e da flora com extinção de certas espécies, contaminação do solo e mananciais de água por uso de adubos e outros meios de defesa manejados inadequadamente. Por isso, o respeito à biodiversidade e a preocupação ambiental devem reger todo e qualquer intento de utilização de biomassa.
Fonte: pt.wikipedia.org
