BIOMASSA

Autora: Dilma A. S. Bowen

Revisor: Weeberb J. Requia Júnior

Biomassa

O homem precisa de energia para se locomover, para produzir alimentos e roupas, para se comunicar, para manter-se confortável no dia-a-dia, na manutenção e preparo de comidas.

 A utilização da energia da BIOMASSA é considerada estratégica para o futuro, pois é uma fonte renovável de energia.

Segundo LORA e ANDRADE (2004), o potencial energético da biomassa é enorme, tanto em escala mundial como no Brasil. Ao mesmo tempo, os biocombustíveis poderiam ser uma das soluções para o fornecimento de eletricidade em comunidades isoladas, o que simultaneamente pode constituir um incentivo para o desenvolvimento de atividades extrativistas sustentáveis que contribuam para o desenvolvimento destas comunidades.

A biomassa é um material constituído principalmente de substâncias de origem orgânica (vegetal, animal, microorganismos). Através da fotossíntese, as plantas capturam energia do sol e transformam em energia química. Esta energia pode ser convertida em eletricidade, combustível ou calor.

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.

No Brasil a utilização de biomassa vem crescendo desde 2001,. Muitas industrias dependem da lenha como fonte de energia, e o consumo mundial é de 1,1 bilhão de metros cúbicos (a maior parte nos países em desenvolvimento). A lenha é aproveitada de duas maneiras diferentes: a)- combustão é o processo mais antigo para produção de calor doméstico e industrial , sendo que 94% do seu valor calórico é perdido no uso doméstico, o uso ineficiente representa um encargo de 30% no balanço energético do país. b)- pirólise é o processo de queima da madeira a temperaturas l60 a 430 grau C, na ausência de ar. Essa queima produz gases e ácido pirolígneo (pode sofrer mais uma reação, para a extração do metanol, da acetona e do ácido acético}. De acordo com a legislação ambiental o consumido de biomassa pela industria deve ser extraídos de áreas replantadas ou remanejadas.

Materiais

·                     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;

·                     Bagaço de cana-de-açúcar;

·                     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

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. Mas, o lixo municipal também pode ser convertido em combustível para o transporte, indústrias e mesmo residências.

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:

·                     O PROÁLCOOl, Brasil

·                     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:

·                     Lenha para queima direta nas padarias e cerâmicas;

·                     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, oriundos da suinocultura, agricultura e outras fontes residuais.

Produtos derivados da biomassa

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 β-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 optido pela Carbonização pirogenal da lenha ou Carbonização Hidrotermal.

·                     Turfa: Material organico, semi decomposto 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. Podemos destacar, o programa do biodiesel 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.

Biomassa e Eletricidade

A figura nº 02 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 estimou 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.

Combustível Potência (MW) Bagaço de cana 391,15 Biomassa 82,75 Biomassa e bagaço de cana 4 Biomassa e óleo combustível 8,8 Lenha picada 5,31 Licor negro 310,18 Licor negro e biomassa 142,9 Lixo urbano 26,3 Lixo Urbano e gás natural 600 Óleo e biomassa Óleo diesel e biomassa 70,2 Total 1633,59

Figura 02: Potencial de cogeração de energia

Fonte: Aneel

A figura nº 03 apresenta dados de cogeração de energia de biomassa, atualizados em 12/05/2010.

Empreendimentos em Operação
Tipo		Capacidade Instalada		%	Total	%
		N. de Usinas	(kW)		N.° de Usinas	(kW)
Biomassa	Bagaço de Cana	292	4.831.315	4,15	360	6.428.460	5,52
	Licor Negro	14	1.193.298	1,02
	Madeira	38	327.767	0,28
	Biogás	9	44.672	0,04
	Casca de Arroz	7	31.408	0,03

Figura 03: Capacidade de geração de Biomassa

Fonte: Aneel, 2010

Vantagens da biomassa:

·            Baixo custo de aquisição;

·            Não emite dióxido de enxofre;

·            As cinzas são menos agressivas ao meio ambiente que as provenientes de combustíveis fósseis;

·            Menor corrosão dos equipamentos (caldeiras, fornos);

·            Menor risco ambiental;

·            Recurso renovável;

·            Emissões não contribuem para o efeito estufa.

Além das citadas acima, existem algumas vantagens indiretas, como é o caso de madeireiras que utilizam os resíduos do processo de fabricação (serragem, cavacos e pedaços de madeira) para a própria produção de energia, reduzindo, desta maneira, o volume de resíduo do processo industrial.

Desvantagens da biomassa:

·                Menor poder calorífico;

·                Maior possibilidade de geração de material particulado para a atmosfera. Isto significa maior custo de investimento para a caldeira e os equipamentos para remoção de material particulado;

·                Dificuldades no estoque e armazenamento.

Algumas das desvantagens podem ser compensadas através de monitoramento de parâmetros do processo. Para o controle do processo de combustão devem ser monitorados o excesso de ar, CO e, para instalações de grande porte, também, deve existir o monitoramento da densidade colorimétrica da fumaça por um sistema on-line instalado na chaminé. Esses controles do processo de combustão são medidas para impedir a geração de poluentes e, assim chamadas indiretas. As Medidas Indiretas visam reduzir a geração e o impacto de poluentes sem aplicação de equipamentos de remoção. O uso de equipamentos de remoção é uma medida direta que visa remover aquela parte de poluentes impossíveis de remover com as medidas indiretas. Portanto, deve-se, sempre que possível, tentar implantar as medidas indiretas antes de aplicar as diretas.

Os riscos ocupacionais estão ligados aos possíveis acidentes de corte da madeira, transporte e processamento. A rotina do carvoeiro o obriga a enfrentar o calor 70 graus na boca dos fornos no frio noturno , do cerrado e pôr um período de 12 horas . O metanol é bastante tóxico e deve ser manipulado com critério. No Brasil as termoelétricas de Samuel (RO) e Balbina (AM) são dois exemplos de aproveitamento de lenha com a tecnologia adequada para produção de energia elétrica.

Os riscos ambientais associados aos ocupacionais são referentes a decomposição da biomassa e sua digestão estão ligados á possibilidade de explosões, contaminação do ar doméstico por vazamento ( gás sulfídrico, resultante da digestão da matéria orgânica), contaminação da água, pelo descarte residual.

Problemas ambientais do uso da biomassa é a formação de desertos pelo corte não planejado ou incontrolado de vegetação nativa; a destruição do solo pela erosão; a poluição da própria queima da biomassa nativa, como a emissão de gases tóxicos e desprendimento de consideráveis quantidades de calor.

O Brasil ocupa o primeiro lugar em emissão de gases oriundos do desmatamento. O reflorestamento é uma saída para a diminuição de CO2, pois florestas plantadas fixam CO2 durante o período de crescimento e estima-se que a implantação de projetos, como o citado acima, teria o poder de absorver 5 bilhões de toneladas de carbono na atmosfera .Este programa de reflorestamento Nacional tem a capacidade de fixar 4% do excedente de carbono acumulado na atmosfera( 115 bilhões de toneladas ).

Projetos de Biomassa Cultivada como Fonte de Energia Renovável

No tocante a florestas plantadas para produção de energia, SOARES FILHO et al. (2002) destacam que a biomassa florestal pode ser utilizada como fonte de energia limpa, renovável, e geradora de empregos. Os autores relatam que, embora possua desenvolvida capacitação tecnológica para exploração dos recursos florestais além de possuir extensas áreas, relevo, clima e condições biológicas excepcionais para a produção da biomassa florestal, o elevado custo de produção seja a explicação para o não aproveitamento da biomassa florestal na geração de eletricidade no Brasil.

Iniciativas de produção de biomassa para uso industrial revelam a preferência pelo plantio de eucalipto devido ao retorno financeiro rápido e adaptação da espécie ao solo brasileiro.

Algumas das suas espécies foram exportadas para outros continentes onde têm ganho uma importância económica relevante, devido ao facto de crescerem rapidamente e serem muito utilizadas para produzir pasta de celulose, usada no fabrico de papel, carvão vegetal e madeira. Alguns defendem que a plantação de eucaliptos permite evitar o corte e abate de espécies nativas, para tais fins, pelo que seriam uma opção adequada a terras degradadas, promovendo-se a economia onde são cultivadas. Contudo, o assunto mantém-se polémico.

Os defensores do reflorestamento com eucalipto afirmam que o reflorestamento através dessa espécie, inibe o crescimento das plantas cultivadas em solos retiradas de eucaliptais e a inibição das bactérias responsáveis pela fixação do nitrogênio; pois são sensíveis á ação de substâncias do eucalipto, como o cineol e o pineno, de alto poder antibiótico. Isso significa que o eucalipto exerce uma pressão seletiva sobre a população bacteriana, espécies não tolerantes desaparecem, o solo fica mais pobre. Portanto existem pesquisas que o reflorestamento deva se fazer plantio consorciado de eucalipto com árvores nativas adaptadas.

O gráfico 01 aponta como estão sendo desenvolvidas as atividades de silvicultura nos estados brasileiros.

Gráfico 01: Florestas plantadas por estado

Fonte: ABIPA, 2010

            O gráfico nº 02 apresenta dados sobre a atividade de silvicultura e relata, por região as características nacionais das florestas plantadas.

Gráfico 02: Estimativa de produção sustentada das florestas plantadas por região

Fonte: SBS, 2010

O gráfico nº 03 apresenta dados sobre a evolução anual do uso da madeira plantada na industria brasileira.

Gráfico 03: Evolução anual de madeira plantada 2002-2007

Fonte: SBS, 2010

O PROJETO PLANTAR

Em resposta explícita ao MDL, a Plantar, em parceria com o Fundo Protótipo de Carbono (PCF) do Banco Mundial, está implementando o Projeto Plantar. O objetivo geral é reduzir as emissões de gases do efeito estufa por meio do estabelecimento de plantios sustentáveis de florestas de eucalipto para suprir o uso de carvão vegetal na produção de ferro primário, ao invés de coque de carvão mineral ou biomassa não-renovável.

São objetivos específicos do Projeto: produzir o ferro primário mais limpo do planeta, por meio do uso de biomassa plantada,de acordo com rigorosos princípios sociais e ambientais, e gerar créditos de carbono de acordo com o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo - MDL

EXTERNALIDADES

AMBIENTAIS:

A produção de ferro gusa com carvão vegetal oriundo de florestas plantadas e certificadas pelo FSC (Forest Stewardship Council ou Conselho de Manejo Florestal) é uma atividade ecologicamente correta e carbo-neutra ("recicla" o carbono que estava na atmosfera). Os reflorestamentos industriais manejados e monitorados segundo os princípios e critérios do FSC, contribuem para a conservação da biodiversidade, proteção da fauna, dos solos e das águas.

Além de contar com a certificação do FSC para as florestas, o Projeto Plantar também segue um rigoroso plano de monitoramento, elaborado pelo Banco Mundial, que contempla diversos indicadores de sustentabilidade ambiental e social, especificamente voltados para o projeto. Dentre os diversos aspectos ambientais monitorados pelo FSC ou pelo Banco Mundial, destacam-se os seguintes:

·         Monitoramento de indicadores qualitativos e quantitativos da fauna e flora,

·         Monitoramento de espécies de fauna local ameaçadas de extinção.

·         Identificação e preservação de áreas de alto valor de conservação.

·         Monitoramento trimestral dos aspectos físicos, químicos e biológicos das águas que correm pelas propriedades da Plantar.

·         Campanhas de educação ambiental em parceria com as escolas públicas locais e comunidades vizinhas.

·         Medidas intensas de prevenção a incêndios, como a construção de grandes torres de vigilância, realização de campanhas de conscientização, manutenção e treinamento de brigadas anti-incêndio devidamente equipadas.

·         Manejo adequado de áreas de plantio, reservas legais e áreas de preservação permanente (cultivo mínimo, proteção do solo, aceiros, corredores ecológicos, controle de nutrientes para o solo, etc.).

SOCIAIS E ECONOMICAS:

O plantio de árvores, o manejo e a produção de carvão vegetal, são atividades de grande geração de empregos no meio rural, normalmente regiões pobres e carentes de emprego e renda. Com os mesmos recursos financeiros, gera-se 10 vezes mais empregos no reflorestamento do que na indústria automobilística. Segue os benefícios sócio-econômicos do projeto:

·         Parcerias em diversos projetos sociais com as comunidades locais, prefeituras e demais instituições da sociedade civil.

·         Monitoramento das condições de trabalho e saúde dos colaboradores.

·         A biomassa, cultivada por meio de plantios de alta produtividade e sustentabilidade, é uma excelente fonte de energia limpa e renovável.

·         As atividades do projeto são descentralizadas, desenvolvidas por pequenas e médias empresas, todas de capital nacional, sem depender de insumos importados.

·         O ferro gusa, além de suprir o mercado interno, é exportado, gerando divisas para o país.

·         Contribui significativamente para a arrecadação de impostos, sendo o principal gerador de receitas na maioria dos pequenos municípios onde as indústrias e os refloretamentos se instalam.

·         Contribui para o desenvolvimento sustentável das regiões onde é implantado.

Uso de Biomassa da cana-de-açúcar como energia

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 e o bagaço como combustível etc. 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 2 916 KW de energia, suficiente para suprir o consumo doméstico de 25 000 famílias.

Além dos benefícios, já citados, destaca-se o cálculo de emissão de gás carbono no ciclo de produção do etanol.

Ciclo do Etanol

 Fonte: Revista Veja 2008, volume 11

Fonte: Revista Veja 2008, volume 11

O cálculo do ciclo do etanol para a produção de 1000 litros foi descrito pela revista Veja como sendo:

Na plantação da cana emite-se 173 quilos de ; menos 7464 quilos de absorção de  no período de crescimento; mais 2940 quilos de  na colheita e transporte em caso de queima pré colheita; mais 3140 quilos de emissão na fabricação do alcool; mais 1520 quilos de emissão de  no consumo final (carros). Então o ciclo de emissão de carbono na atmosfera, na produção de etanol, é equivalente a 309 quilos de  por mil litros. Quando comparado com o ciclo de produção da gasolina (emissão de 3368 quilos de  na atmosfera), observa-se que a gasolina emite 3059 quilos a mais que o etanol, isso se na produção do etanol, na hora da colheita for queimada a plantação, caso contrário, a emissão de  na produção será nula.

Conclusão

A biomassa é considerada uma fonte renovável, por que a matéria orgânica produzida pela natureza não é extinta e deverá ser uma fonte de energia bastante utilizada no futuro próximo. O Brasil tem investido fortemente em novas tecnologias renováveis, no entanto há muitas críticas quanto a sustentabilidade do modelo brasileiro. A grande questão é a necessidade de uso de uma grande extensão territorial para o plantio de florestas e a redução de destinação de áreas produtivas de alimentos(agricultura e agropecuária), além do empobrecimento do solo devido a utilização de espécies não nativas.

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 em nosso país 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.

A utilização de resíduos como fonte de energia é o seguimento da biomassa mais aprovada pelo ecologismo.

Referências

Grauer, A. e Kawano, M. Boletim Informativo da Bolsa de Reciclagem, Ano I, N^o 5 - NOV/DEZ-2001. Disponível em: www.bolsafiep.com.br>. Acesso em 10 de maio de 2010.

Rede nacional de biomassa para energia. Disponível em:<http://www.renabio.org.br/index.php>. Acesso em: 08 de maio de 2010.

O que é biomassa? Disponível em:<http://www.fcmc.es.gov.br/download/Biomassa.pdf> Acesso em: 08 de maio de 2010.

Brasil. Agencia Nacional de Energia Elétrica. Capacidade Brasil. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.asp> Acesso em 08 de maio de 2010.

Carbono Brasil. Energia da Natureza. Disponivel em:< http://www.carbonobrasil.com/#energias> Acesso em: 08 de maio de 2010.

Associação Brasileira da Indústria de Painéis de Madeira – ABIPA. Estatística. Disponível em:< http://www.abipa.org.br/meioambiente.php> Acesso em: 14 de maio de 2010.

Sociedade Brasileira de Sivilcultura-SBS. Estatísticas. Disponível em:<. http://www.sbs.org.br/estatisticas.htm> Acesso em: 15 de maio de 2010.

Revista veja. Vol. 11, 2008. Disponível em: <http://veja.abril.com.br/acervodigital/home.aspx > acesso em : 12 de maio de 2010.