Fontes Alternativas de Energia: A Biomassa

Fontes Alternativas de Energia: A Biomassa industrialevo.com

Chamada de “energia verde” ou “bioenergia”, a biomassa é uma forma indireta de energia solar. Com característica renovável e não prejudicial ao meio ambiente, compõe 8,5% da matriz energética brasileira com previsão de dobra até 2050. Conheça Fontes Alternativas de Energia: A Biomassa.

Fontes Alternativa de Energia: A Biomassa

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BIOMASSA

Para a geração de energia, o termo biomassa se refere aos derivados de organismos utilizados como combustíveis ou matéria para sua produção. Para a ecologia, biomassa é a quantidade de matéria viva de um ecossistema ou uma população vegetal ou animal.

Na biomassa para a geração de energia não são empregados quaisquer combustíveis fósseis, tanto vegetal quanto animal, pois milhões de anos são necessários para que as transformações aconteçam. A biomassa conta com recursos naturais renováveis.

Entre as principais fontes de biomassa usados como fonte energética alternativa para geração de biomassa encontram-se o bagaço da cana de açúcar, a casca do arroz, a castanha de coco, a mandioca, os amidos, os óleos vegetais (dendê, babaçu, mamona etc.) e a celulose, entre muitos outros materiais, que podem ser utilizados como combustíveis.

A Transformação da Biomassa

Em termos de tecnologia, existem várias rotas para obtenção de energia elétrica pela biomassa. Todas seguem o mesmo caminho: A conversão da matéria-prima em um produto a ser utilizado em uma máquina motriz. Essa máquina produzirá energia mecânica acionando um gerador de energia elétrica.

De uma maneira geral, todas as rotas, também são aplicadas na cogeração – produção de dois ou mais energéticos através de um único processo para geração – tradicionalmente utilizada por setores industriais.

Nos últimos anos, têm se transformado também em um dos principais estímulos aos investimentos na geração de energia através da cana-de-açúcar por parte das usinas de açúcar e álcool.

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Fontes Alternativas de Energia: A Biomassa

Por que Biomassa?

O Brasil está inserido no grupo dos países em desenvolvimento, e um dos fatores que mais dão condições para seu crescimento é a industrialização tecnológica, o qual vem associado ao aumento do consumo de energia elétrica e consequentemente o aumento na demanda de geração de energia.

Não existe país desenvolvido que consuma pouca energia elétrica, pois tecnologia exige aumento no consumo.

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Barragem usina de Itaipu – Fonte: itaipu.gov.br

O sistema hidroelétrico Brasileiro está saturado, seus impactos ambientais são elevados e o sistema é dependente das chuvas. Em períodos de estiagem, a geração é afetada, porém o consumo não.

Entram em ação as usinas termoelétricas a base de combustíveis fosseis com elevados custos e grande emissão de gases que causam o efeito estufa. A geração de energia à biomassa é um meio mais barato e sustentável.

Termelétrica - Fontes Alternativas de Energia: A Biomassa
Termelétrica – Fonte: novaescola.org.br

Biomassa e sua Utilização

A biomassa é uma forma indireta de energia solar, sendo resultado da conversão desta em energia química através da fotossíntese.

A energia gerada a partir da biomassa é chamada de “energia verde” ou “bioenergia devido sua característica renovável e não prejudicial ao meio ambiente.

Existem basicamente três formas comuns de transformar a biomassa em energia.

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Transformação de Biomassa em energia

Pirólise

Através dessa técnica, a biomassa é exposta a supremas temperaturas sem a presença de oxigênio, mirando o acelerar da decomposição da mesma. O que sobra da decomposição é uma mistura de gases, líquidos (óleos vegetais) e sólidos (carvão vegetal) (NATALI, 2001).

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Reator Pirolítico

Modelo básico de reator pirolítico e o desprendimento dos gases por nível de temperatura Fonte: infoescola.

Gaseificação

A biomassa aquecida sem a presença de oxigênio, origina como produto final um gás inflamável. Esse gás pode ser filtrado, para a remoção de componentes químicos residuais. O resultado obtido neste método é apenas gás.

Combustão

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A queima é realizada a altas temperaturas na presença abundante de oxigênio, produzindo vapor a alta pressão. Esse vapor geralmente é usado em processos de aquecimento ou para mover turbinas (BROWN, 2011).

A combustão é o modelo mais utilizado, devido a facilidade de simplesmente queimar a biomassa e gerar calor.

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Caldeira Combustão Biomassa com Cogeração – Fonte: 1.bp

Sustentabilidade

Para evitar a pressão por desmatamento em florestas naturais é proposto o plantio de espécies florestais para produção de energia, também chamadas de florestas energéticas. Esses plantios fornecem biomassa florestal, lenha e carvão de origem vegetal. O reflorestamento para uso energético diminui a pressão sobre as florestas nativas e é uma opção para aproveitamento de terras degradadas. (FLORESTAS ENERGÉTICAS, 2009)

De acordo com FAO (2009), a área total de florestas no mundo no período de 1990 a 2005, sofreu um decréscimo de 125,2 milhões de hectares, o que significa uma redução de 3,1%, ou uma taxa anual média de 0,2%. Isso significa que florestas naturais foram derrubadas para fins comerciais, industriais ou mesmo para uso da madeira bruta como fonte e energia.

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Biomassas mais utilizadas

Quando se pensa em produção em larga escala, a versatilidade das florestas plantadas de eucalipto e pinus e das lavouras cana-de-açúcar estão à frente de outras biomassas.

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A partir da esquerda: lenha, cavaco e bagaço.

Eucalipto e o Pinus

As árvores levam de 5 a 8 anos para atingir altura e diâmetro ideais para o corte. A madeira é utilizada em larga escala pela indústria moveleira, pela indústria da construção civil, pela indústria de papel e celulose e ainda pode se tornar combustível de caldeiras de geração de vapor e cogeração elétrica.

Uma floresta de eucalipto gera por hectare após 7 anos, 200 m3 de madeira sem casca com um poder calorifico superior (PCS) de 19,42 MJ/kg, enquanto o pinus em 8 anos gera 40 m3 e PCS de 20,02 MJ/kg.

Um diferencial entre ambos: O pinus é predominantemente utilizado na indústria moveleira, construção civil e papel e celulose, enquanto o eucalipto, além das utilizações do pinus, também é muito utilizado como combustível em caldeiras de geração de vapor e cogeração de energia elétrica.

As formas mais comuns para queima são em forma de lenha (troncos) ou cavacos, e a umidade ideal entre 22% e 30%. Se a queima for rápida (umidade abaixo de 22%), haverá necessidade de muito material para manter o processo funcionando, enquanto, com a umidade acima dos 30% há geração de grumos (pedras) por sinterização principalmente de areias que acompanham a madeira desde a “colheita”.

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Bagaço da Cana-de-açúcar

O bagaço da cana-de-açúcar é um subproduto, já que o cultivo da cana é destinado à produção de álcool ou açúcar, o que sobra da moagem é o combustível (bagaço) que alimenta a(s) caldeira(s) da própria usina onde está sendo processada.

bagaço da cana-de-açucar

Ele é praticamente todo queimado na própria usina, sendo inviável sua compra e transporte para fora dela. É um produto extremamente barato para a usina, mas pode se tornar muito caro e inviável para aquisição externa.

O bagaço da Cana-de-açúcar tem PCS de 17,33 MJ/kg e sua produção anual em 22 m³/hectare sendo, equivalente a 26% de toda cana-de-açúcar produzida. A umidade ideal para queima do bagaço está entre 46% e 55% segunda dados da SIMPEP.

A título de comparação, o Diesel tem poder calorífico de 45,5 MJ/kg e a Gasolina 45,8 MJ/kg. Possuem aproximadamente 2,5 vezes mais energia que o eucalipto, o pinus e o bagaço de cana-de-açúcar, no entanto são uma fonte finita e poluente.

Sequestro ou Créditos de Carbono

O sequestro de carbono refere-se ao processo de mitigação biológica das plantas de absorver o CO2 do ar e fixá-lo em forma de matéria lenhosa.

No início dos anos 90 este mecanismo de sequestrar o carbono foi lançado na Convenção do Clima da ONU sendo consagrado pela Conferência de Kyoto em 1997, como um instrumento de flexibilização dos compromissos de redução das emissões de Gases Efeito Estufa (GEE) dos países com metas de redução.

Trata-se de uma das modalidades dentro do Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) do Protocolo de Kyoto para compensar o compromisso de redução de emissão a fim de mitigar a mudança climática. Este mecanismo estabelece, também, que os projetos de MDL levem o desenvolvimento sustentável do país hospedeiro (CHANG, 2004).

Segundo FENRSIDE (2000), os resultados do efeito Sequestro de Carbono podem ser quantificados por meio da estimativa da biomassa da planta acima e abaixo do solo, do cálculo de carbono estocado nos produtos madeireiros e pela quantidade de CO2 absorvido no processo de fotossíntese.

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Florestas quando crescem auxiliam na redução do efeito estufa absorvendo o CO2 (gás carbônico) durante a fotossíntese. Este processo chama-se “Fixação de Carbono” ou , “Sequestro de Carbono”. A estimativa é de que cada hectare de floresta de eucalipto em crescimento absorva aproximadamente 100 toneladas de CO2 por ano.

Matriz Energética Brasileira

A matriz energética brasileira (referência 2018/2019), apresenta uma fonte energética predominantemente hidráulica (hidrelétricas), dominando quase 2/3 da geração e acompanhada à distância pelo gás natural e pela biomassa que somadas chegam a 20% do total.

A projeção da matriz energética para o ano de 2050 é de que a energia das hidrelétricas e a gás natural tenham pouco ou nenhum crescimento, enquanto a eólica, fotovoltaica e a biomassa somadas assumam quase metade da geração total de energia.

Matriz Eenergetica Brasileira em 2018
Matriz Eenergetica Brasileira em 2050 – Fonte: EPE
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Matriz Eenergetica Brasileira em 2050 – Fonte: Formatheus

Considerações Finais

Deve-se ressaltar o potencial energético da biomassa para a matriz nacional, tanto atual quanto a projeção futura. Em um país de proporções continentais como o Brasil, extensas áreas onde naturalmente não há florestas, podem e devem ter florestas plantadas, seja para a geração de energia, seja para a construção civil ou indústria moveleira.

Uma alternativa pouco explorada é o Capim-elefante (Napier) que tem um Poder calorífico de aproximadamente 17,5 MJ/kg e produção anual de 60 m³/hectare. Este capim é predominantemente utilizado como alimentação para gado em períodos de estiagem.

O eucalipto em relação à cana-de-açúcar, tem 10% mais poder calorífico e produção anual superior em 33%. Como o bagaço da cana é queimado na própria usina sucroalcooleira, e a produção depende da capacidade de moagem, num futuro próximo, dependeremos cada vez mais das florestas plantadas.

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About Flávio Santos

42 Anos, Eng. Eletricista, Eng. Segurança do Trabalho; MBA em Gestão Estrat. de Pessoas Lid. e Coaching; Pós-Graduado em Engenharia Industrial 4.0; Técnico em Instrumentação Industrial; 22 anos de experiência no setor industrial Químico, Petroquímico, Sucro-Alcooleiro, Alimentício, Geração de Energia, Projetos e Gestão. Amante da NBA e Mestre Cervejeiro nas horas vagas.

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