A matéria orgânica produzida pelas plantas através da fotossíntese - processo que utiliza a radiação solar como fonte energética - é fonte energética de quase todos os seres vivos. Graças a grande cadeia alimentar, onde a base primária são os vegetais, essa energia é repassada para os animais, diretamente para os herbívoros e destes para os carnívoros primários e secundários.
Plantas, animais e seus derivados são biomassa. Sua utilização como combustível pode ser feita na sua forma bruta ou através de seus derivados. Madeira, produtos e resíduos agrícolas, resíduos florestais, excrementos animais, carvão vegetal, álcool, óleos animais, óleos vegetais, gás pobre, biogás são formas de biomassa utilizadas como combustível.
A renovação na biomassa se dá através do chamado ciclo do carbono. A decomposição ou a queima da matéria orgânica ou de seus derivados provoca a liberação de CO2 na atmosfera. As plantas, através da fotossíntese, transformam o CO2 e água nos hidratos de carbono, que compõe sua massa viva, liberando oxigênio. Desta forma a utilização da biomassa, desde que não seja de maneira predatória, não altera a composição média da atmosfera ao longo do tempo.
Uma das primeiras utilizações da biomassa pelo homem para obtenção de energia se iniciou com a utilização do fogo para cozimento e iluminação. O domínio do fogo permitiu ao homem a exploração dos metais, marcando novo período antropológico. A madeira foi por muito tempo a principal fonte energética para a cocção, siderurgia e cerâmica. Óleos vegetais e animais também eram usados em menor escala. O grande salto no consumo da biomassa deu-se com a lenha na siderurgia, no período da revolução industrial.
Com o aparecimento da máquina a vapor, a biomassa passou a ter aplicação também para obtenção de energia mecânica com aplicações na industria e nos transportes. Mesmo com o início da exploração dos combustíveis fósseis - carvão mineral e petróleo - a lenha continuou desempenhando importante papel energético, principalmente nos países tropicais.
Nas crises de abastecimento de petróleo essa importância se evidenciou pela utilização de derivados da biomassa como álcool, gás de madeira, biogás e óleos vegetais nos motores de combustão. Aliás, os motores de combustão interna na sua fase inicial de desenvolvimento foram testados com derivados de biomassa. Sendo uma afirmação praticamente unânime de que os derivados do petróleo conquistaram a primazia como combustível desses motores por fatores como preço e oferta e não por questões de adequação técnica.
A biomassa pode ser utilizada em diversas formas e estado para obtenção das mais variadas formas de energia seja por conversão direta ou indireta. Como vantagens da utilização da biomassa em substituição aos combustíveis fósseis podemos citar a menor poluição atmosférica global e localizada, estabilidade do ciclo de carbono e maior emprego de mão de obra.
Em relação a outros tipos de energias renováveis, a biomassa, sendo energia química, se destaca pela alta densidade energética e pelas facilidades de armazenamento, conversão e transporte. Outra vantagem é a semelhança entre os motores e sistemas de produção de energia com utilização de biomassa e os que utilizam energias fósseis. De forma que a substituição não teria impacto tão grande na indústria de produção de equipamentos, nem nas bases instaladas de transporte e produção de energia elétrica.
No Brasil alguns grandes empreendimentos em biomassa merecem destaque, principalmente no setor de transportes. A USGA, a Azulina e a Motorina compostos de álcool, éter etílico e óleo de mamona, foram produzidos como substituto da gasolina com relativo sucesso, dos anos de 1920 até os primeiros da década seguinte - período da crise decorrente da primeira guerra mundial.
A mistura do álcool na gasolina, iniciada por decreto em 1931, permitiu ao país melhorar o rendimento dos motores a explosão de forma segura e limpa, evitando o uso dos perigosos aditivos tóxicos como o chumbo tetraetílico, utilizados similarmente em outros países para aumentar as propriedades antidetonantes da gasolina. Tal elevação é de grande importância, pois permite a utilização de maior taxa de compressão nos motores a explosão, com isso se obtém maior rendimento térmico e conseqüente economia de combustível.
O Proálcool, implantado na década de 70, firmou a opção do álcool carburante como alternativa a gasolina. Apesar dos problemas enfrentados como queda no preço internacional do petróleo e variações no preço internacional do álcool e do açúcar - que afetaram por diversas vezes a oferta interna do álcool combustível - os resultados do programa governamental sobrevivem em seus desdobramentos. Nossa gasolina é uma mistura contendo 25% de álcool e a tecnologia de produção de carro a álcool atingiu níveis de excelência. Os problemas de desabastecimento de álcool enfrentados nos anos 90 e que provocaram a queda na procura do carro a álcool deixaram de ser ameaça ao consumidor graças a recente oferta dos carros bi-combustível.
O programa do biodiesel está sendo implantado para inserir o óleo vegetal como complemento ao óleo diesel. Inicialmente a mistura será de até 2% do derivado da biomassa no diesel devendo aumentar gradativamente até 20%, num período de 10 anos.
A experiência nacional não se limita apenas ao setor dos transportes.
O setor de energia elétrica tem sido beneficiado com a injeção
de energia proveniente das usinas de álcool e açúcar,
gerada a partir da queima do bagaço e palha da cana. Outros resíduos
como palha de arroz ou serragem de madeira também alimentam algumas
termoelétricas país afora.
Na siderurgia a experiência da Acesita, nas décadas de 1970/1980,
em Minas Gerais, de produção de aço com utilização
de carvão vegetal de madeira plantada em mais de 150 mil hectares de
terra, apesar de ter sido descontinuada, mostrou que é possível
a utilização de florestas energéticas sustentáveis.
Apesar das vantagens citadas, a utilização da biomassa em larga escala também requer alguns cuidados que devem ser lembrados, nas décadas de 1980 e 1990 a expansão explosiva da indústria do álcool no Brasil evidenciou isto. Empreendimentos para utilização de biomassa em larga escala podem ter impactos ambientais preocupantes.
O resultado pode ser destruição de faunas e floras com extinção de espécies, contaminação do solo e mananciais de água por uso de adubos e defensivos e manejo inadequado. O respeito à diversidade e a preocupação ambiental deve reger todo e qualquer projeto de utilização de biomassa.
Fonte: www.aondevamos.eng.br
A abundante vida vegetal do nosso planeta é armazenadora da energia solar e de substâncias químicas, sendo um recurso renovável que chamamos de BIOMASSA. Assim, todos os organismos biológicos que podem ser aproveitados como fontes de energia, são chamados de Biomassa: a cana-de-açúcar, o eucalipto, a beterraba (dos quais se extrai álcool), o biogás (produzido pela biodegradação anaeróbica existente no lixo e dejetos orgânicos), lenha e carvão vegetal, alguns óleos vegetais (amendoim, soja, dendê), etc.
A Biomassa é formada pela combinação de dióxido
de carbono da atmosfera e água na fotossíntese clorofiliana,
que produz os hidratos de carbono - a energia solar é armazenada nas
ligações químicas dos componentes estruturais da biomassa.
Se a biomassa for queimada de modo eficiente, há produção
de dióxido de carbono e água. Portanto, o processo é
cíclico e dizemos que a biomassa é um recurso renovável.
A composição química da biomassa é:
As principais fontes de energia do século XXI provavelmente serão de origem biológica, produzidas a partir da biotecnologia. Atualmente, responde por 1% da energia elétrica mundial, mas calcula-se que daqui a vinte anos cerca de 30% do total de energia consumido pela humanidade será proveniente da biomassa. Além de agrupar várias opções como queima de madeira, carvão vegetal e o processamento industrial de celulose e bagaço de cana-de-açúcar, inclui o uso do álcool como combustível.
PRÓ: Aproveita restos, reduzindo o desperdício. O álcool tem eficiência equivalente à da gasolina como combustível para automóveis.
CONTRA: o uso em larga escala na geração de energia da biomassa esbarra nos limites da sazonalidade. A produção de energia cai no período de entressafra. Dependendo de como se queima, pode ser muito poluente.
Fonte: www.soaresoliveira.br
Através da fotossíntese, as plantas capturam energia do sol e transformam em energia química. Esta energia pode ser convertida em eletricidade, combustível ou calor. As fontes orgânicas que são usadas para produzir energias usando este processo são chamadas de biomassa.
Os combustíveis mais comuns da biomassa são os resíduos agrícolas, madeira e plantas como a cana-de-açúcar, que são colhidos com o objetivo de produzir energia. O lixo municipal pode ser convertido em combustível para o transporte, indústrias e mesmo residências.
Os recursos renováveis representam cerca de 20% do suprimento total de energia no mundo, sendo 14% proveniente de biomassa e 6% de fonte hídrica. No Brasil, a proporção da energia total consumida é cerca de 35% de origem hídrica e 25% de origem em biomassa, significando que os recursos renováveis suprem algo em torno de 2/3 dos requisitos energéticos do País.
Em condições favoráveis a biomassa pode contribuir de maneira significante para com a produção de energia elétrica. O pesquisador Hall, através de seus trabalhos, estima que com a recuperação de um terço dos resíduos disponíveis seria possível o atendimento de 10% do consumo elétrico mundial e que com um programa de plantio de 100 milhões de hectares de culturas especialmente para esta atividade seria possível atender 30% do consumo.
A produção de energia elétrica a partir da biomassa, atualmente, é muito defendida como uma alternativa importante para países em desenvolvimento e também outros países. Programas nacionais começaram a ser desenvolvidos visando o incremento da eficiência de sistemas para a combustão, gaseificação e pirólise da biomassa. Segundo pesquisadores, entre os programas nacionais bem sucedidos no mundo citam-se:
Aproveitamento de biogás na China
Aproveitamento de resíduos agrícolas na Grã - Bretanha
Aproveitamento do bagaço de cana nas Ilhas Maurício
Coque vegetal no Brasil
No Brasil cerca de 30% das necessidades energéticas são supridas
pela biomassa sob a forma de:
Carvão vegetal para redução de ferro gusa em fornos
siderúrgicos e combustível alternativo nas fábricas de
cimento do norte e do nordeste
No sul do país queimam carvão mineral, álcool etílico
ou álcool metílico para fins carburantes e para industria química
O bagaço de cana e outros resíduos combustíveis são
utilizados para geração de vapor para produzir eletricidade,
como nas usinas de açúcar e álcool, que não necessitam
de outro combustível, pelo contrário ainda sobra bagaço
para indústria de celulose
Outra forma de aproveitamento da biomassa é o Biogás, que é
uma fonte abundante, não poluidora e barata de energia.
A tabela abaixo demonstra a situação de empreendimentos termelétricos no Brasil, classificando por fonte e situação. O bagaço de cana e o licor negro estão entre as fontes mais importantes, nos setores sucro-alcooleiro e de papel e celulose, respectivamente, além de diversos tipos de sistemas híbridos com combustíveis fósseis. O Plano Decenal de Expansão 2000/2009 estima o potencial técnico de cogeração nestes dois setores em 5.750 MW, com um potencial de mercado de pouco mais de 2.800 MW, em 2009.
Os sistemas de cogeração, que permitem produzir simultaneamente energia elétrica e calor útil, configuram a tecnologia mais racional para a utilização de combustíveis. Este é o caso das indústrias sucro-alcooleira e de papel e celulose, que além de demandar potência elétrica e térmica, dispõem de combustíveis residuais que se integram de modo favorável ao processo de cogeração. A cogeração é usada em grande escala no mundo, inclusive com incentivos de governos e distribuidoras de energia.
A produção elétrica nas usinas de açúcar e álcool, em sistemas de cogeração que usam o bagaço de cana como combustível, é uma prática tradicional deste segmento, em todo o Mundo. O que diferencia seu uso, é a eficiência com que o potencial do bagaço é aproveitado.
No Brasil, maior produtor mundial de cana-de-açúcar, a cogeração nas usinas de açúcar e álcool também é uma prática tradicional, produzindo-se entre 20 a 30 kWh por tonelada de cana moída, como energia elétrica e mecânica, esta última usada no acionamento direto das moendas.
A cogeração com bagaço irá certamente melhorar a economicidade da produção sucroalcooleira, aumentando a competitividade do álcool carburante. O bagaço volumoso, é de difícil transporte, implicando em gasto adicional, tornando a geração de eletricidade na própria região da usina mais barata. Mais econômica é gerar eletricidade associada à geração de calor de processo para uso na usina, conservando-se energia.
A disponibilidade de combustíveis derivados do petróleo é superior a de bagaço de cana, pois existe uma rede de distribuição de combustíveis em todo o país. Trata-se de substituir o óleo combustível pelo bagaço da cana apenas em regiões onde há viabilidade. O conteúdo de energia do ácool produzido chega a 6,23 unidades para cada unidade de energia utilizada em sua fabricação.
A forma mais eficiente e limpa de gerar energia elétrica com bagaço é através de tecnologias modernas, como a Integrated Gasification Combined Cicle (IGCC). O processo gaseifica o bagaço e o gás produzido alimenta a câmara de combustão de uma turbina a gás. Esta tecnologia possibilita o aproveitamento integral da cana-de-açúcar.
Do mesmo modo que na indústria sucro-alcooleira, a produção de papel e celulose apresenta interessantes perspectivas para a produção combinada de energia elétrica e calor útil, tendo em vista suas relações de demanda de eletricidade e vapor de baixa/média pressão e a disponibilidade de combustíveis residuais de processo, como o licor negro e as cascas e resíduos de biomassa.
A tecnologia de produção de celulose mais difundida no Brasil é o processo Kraft, que emprega uma solução de hidróxido de sódio/sulfito de sódio, o licor branco, para separar a celulose da matéria prima lenhosa, na etapa denominada digestão.
Ainda podem ser citadas as agroindústrias que empregam este combustível em sistemas de cogeração, como é o caso de diversas unidades de processamento de suco de laranja no Estado de São Paulo, que adotam tecnologias bastante similares as usinas de açúcar e álcool, utilizando turbinas a vapor de contrapressão com tipicamente 21 bar e 280 °C como condições para o vapor vivo.
Pode-se ainda citar neste contexto o aproveitamento de resíduos sólidos urbanos gerados à taxa média diária de 1 kg per capita – cada vez mais problemáticos quanto à sua disposição final. Estes resíduos contém:
material reciclável (vidro, metais, papel limpo, alguns plásticos, etc.)
compostos biodegradáveis passíveis de serem convertidos em
adubo orgânico
outros materiais, em sua maior parte celulósicos, de difícil
reciclagem e de razoável poder calorífico
Co-processamento de Resíduos em Fornos de Cimento
A energia química da biomassa pode ser convertida em calor e daí em outras formas de energia:
Direta - através da combustão na fase sólida, sempre foi a mais utilizada
Indireta - quando através da pirólise, são produzidos
gases e/ou líquidos combustíveis.
O processo de produção de um gás combustível a
partir da biomassa é composta por três etapas:
Secagem - a secagem ou retirada da umidade pode ser feita quando a madeira é introduzida no gaseificador, aproveitando-se a temperatura ali existente, contudo a operação com madeira seca é mais eficiente.
Pirólise ou carbonização - durante a etapa de pirólise formam-se gases, vapor d'água, vapor de alcatrão e carvão
Gaseificação - é liberada a energia necessária ao processo, pela combustão parcial dos produtos da pirólise.
Assim, o processo de gaseificação da biomassa, como da madeira, consiste na sua transformação em um gás combustível, contendo proporções variáveis de monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrogênio, metano, vapor d'água e alcatrões. Esta composição do gás combustível depende de diversos fatores, tais como, tipo de gaseificador, introdução ou não de vapor d'água, e principalmente do conteúdo de umidade da madeira a ser gaseificada.
As cinzas e o carbono residual permanecem no gaseificador, diminuindo assim a emissão de particulados
O combustível resultante é mais limpo e, na maioria dos casos não há necessidade de controle de poluição.
Associada a catalizadores, como alumínio e zinco, a gaseificação aumenta a produção de hidrogênio e de monóxido de carbono e diminui a produção de dióxido de carbono.
Fonte: www.ambientebrasil.com.br
A biomassa é um tipo de matéria 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 da utilização de combustíveis fósseis como petróleo e carvão mineral.
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.
A lenha é muito utilizado para produção de energia por biomassa, no Brasil já representou 40% da produção energética primária, a grande desvantagem é o desmatamento das florestas.
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 lixo, 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, especificamente celulose, é submetida ao processo de hidrólise enzimática, utilizando uma enzima denominada celulase. 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. Há países que empregam milho
e beterraba para a sua produção.
Biodiesel é feito do dendê, da mamona e da soja.
Fonte: pt.wikipedia.org
