ENERGIAS RENOVÁVEIS - Aula 07-2016

BIOCOMBUSTÍVEIS

•Biocombustível é um tipo de combustívelrenovável, menos poluente, feito à base deprodutos vegetais e animais. As principaismatérias-primas para a produção são a cana-de-açúcar, beterraba, sorgo, dendê, semente degirassol, mamona, milho, mandioca, soja,aguapé, copaíba, lenha, resíduos florestais,excrementos de animais, resíduos agrícolas,entre outras.

BIOCOMBUSTÍVEIS

•O processamento dessa matéria orgânica originaum óleo, que pode ser misturado aos derivadosdo petróleo (gasolina, diesel, etc.) ou utilizadopuro. Os principais biocombustíveis são: etanol,metanol, biodiesel, bio-óleo, biogás, bioetanol,óleo vegetal e E85. Algumas dessas substânciaspossuem uma porcentagem de derivados depetróleo, no entanto, a maioria é formada apenaspor produtos de origem vegetal e/ou animal.

BIOCOMBUSTÍVEIS

•Especialistas afirmam que a utilização dobiocombustível oferece uma série de vantagens:emite menos gases poluentes durante acombustão, contribui para o aumento deemprego na zona rural, é uma fonte renovável ereduz a dependência de fontes de origem fóssil.

BIOCOMBUSTÍVEIS

•Porém, existem opositores ao uso dobiocombustível em larga escala. Essa vertentealega que a matéria-prima (alimentos) deveriaser destinada à população, além de uma série deproblemas ambientais que podem ser originadospela intensificação das plantações de cana-de-açúcar: perda de nutrientes do solo, erosão,desmatamentos, etc.

BIOMASSA

•A biomassa é um material constituídoprincipalmente de substâncias de origemorgânica, ou seja, de animais e vegetais. Aenergia é obtida através da combustão da lenha,bagaço de cana-de-açúcar, resíduos florestais,resíduos agrícolas, casca de arroz, excrementosde animais, entre outras matérias orgânicas.

BIOMASSA

•Essa fonte energética é renovável, pois a suadecomposição libera CO2 na atmosfera, que,durante seu ciclo, é transformado em hidratos decarbono, através da fotossíntese realizada pelasplantas. Nesse sentido, a utilização da biomassa,desde que controlada, não agride o meioambiente, visto que a composição da atmosferanão é alterada de forma significativa.

BIOMASSA

•Entre as principais vantagens da biomassaestão: Baixo custo de operação; Facilidade dearmazenamento e transporte; Proporciona oreaproveitamento dos resíduos; Alta eficiênciaenergética; É uma fonte energética renovável elimpa; Emite menos gases poluentes. Porém, oseu uso sem o devido planejamento podeocasionar a formação de grandes áreasdesmatadas pelo corte incontrolado de árvores,perda dos nutrientes do solo, erosões e emissãoexcessiva de gases.

BIOMASSA

•A utilização da energia da biomassa é defundamental importância no desenvolvimento denovas alternativas energéticas. Sua matéria-prima já é empregada na fabricação de váriosbiocombustíveis, como, por exemplo, o bio-óleo,BTL, biodiesel, biogás, etc.

Ciclo energético da biomassa

Biocombustíveis

•Os biocombustíveis são combustíveis comfontes renováveis, obtidos a partir dobeneficiamento de determinados vegetais, entreos quais podemos citar: cana-de-açúcar, plantasoleaginosas, resíduos agropecuários, eucalipto,além de muitos outros. De acordo com adefinição técnica da Lei nº 9.478, de 6 de agostode 1997, biocombustível é todo combustívelderivado de biomassa renovável para uso emmotores a combustão interna; para outro tipo degeração de energia, que possa substituir parcial

Biocombustíveis

•Essa fonte de energia é uma alternativarelativamente eficiente para amenizar diversosproblemas relacionados à emissão de gases e,automaticamente, combater o efeito estufa. Paraisso é preciso promover gradativamente asubstituição do uso dos combustíveis fósseispelos bicombustíveis, até porque o petróleo é umrecurso finito e que, segundo pesquisadores,deve acabar por volta do ano de 2070.

Produção de biocombustíveis

•Atualmente, a produção de energia a partir deprodutos agrícolas é classificada em: etanol,biogás, biodiesel, florestas e resíduos. Aprodução de eletricidade a partir da biomassaestá associada à necessidade ou não deconversão da biomassa antes da combustão.Assim um grupo baseia-se na combustão diretada biomassa (ciclo a vapor e queima conjunta oucombinada com fóssil – co-firing), enquanto ooutro se baseia na queima de combustíveislíquidos e gasosos derivados da biomassa


• No Brasil sistemas a vapor de pequenacapacidade têm apresentado tem apresentado boaviabilidade econômica, principalmente em meiorural e junto a indústria com significativadisponibilidade de biomassa residual. Existemunidade entre 1 e 5 MW.•O uso de biogás proveniente de resíduos delixos urbanos já é uma realidade em paísesdesenvolvidos e há tecnologia disponívelcomercialmente. No Brasil não temos muitoscasos de implantação de gás de aterro.


• No caso Co-fring temos o uso combinado debiomassa e carvão mineral, este é o primeiropasso para a estimulação do uso da biomassa nageração de energia elétrica. Para as tecnologiasbaseadas na conversão térmica da biomassa(gaseificação e pirólise) os maiores riscostecnológicos estão associados ao estágio dedesenvolvimento de tecnologias como a pirólisee as células a combustível. Nos sistemas depequena capacidade tem-se priorizado osmotores Stirling (motores de combustão externa


•O motor Stirling funciona com um ciclotermodinâmico composto de 4 fases e executadoem 2 tempos do pistão: compressão isotérmica(temperatura constante), aquecimento isocórico(volume constante), expansão isotérmica earrefecimento isocórico. Este é o ciclo idealizado(válido para gases perfeitos), que diverge dociclo real medido por instrumentos. Nãoobstante, encontra-se muito próximo do chamadoCiclo de Carnot, que estabelece o limite teóricomáximo de rendimento das máquinas térmicas.


•Ele surpreende por sua simplicidade, poisconsiste de duas câmaras em diferentestemperaturas que aquecem e arrefece um gás deforma alternada, provocando expansões econtrações cíclicas, o que faz movimentar doisêmbolos ligados a um eixo comum. A fim dediminuir as perdas térmicas, geralmente éinstalado um "regenerador" entre as câmarasquente e fria, onde o calor (que seria rejeitado nacâmara fria) fica armazenado para a faseseguinte de aquecimento, incrementando


•O gás utilizado nos modelos mais simples é o ar(daí a expressão citada acima); hélio ouhidrogénio pressurizado (até 150kgf/cm2) sãoempregados nas versões de alta potência erendimento, por serem gases com condutividadetérmica mais elevada e menor viscosidade, isto é,transportam energia térmica (calor) maisrapidamente e têm menor resistência aoescoamento, o que implica menos perdas poratrito. Ao contrário dos motores de combustãointerna, o fluido de trabalho nunca deixa o



• Para o uso deste motor com gás natural e de combustível líquido ele deve sofrer pequenas alterações. No caso de turbinas, seu uso requer a prévia gaseificação da biomassa, assim como no caso de motores a combustão interna. O desenvolvimento dos sistemas de produção de eletricidade a partir da biomassa com emprego de motores stirling e microturbinas ainda não atingiu a escala comercial.


•O Brasil tem larga experiência na produção degeradores a vapor e de turbinas a vapor, emespecial de geradores de vapor a biomassa, aexemplo o bagaço da cana-de-açúcar. Éimportante destacar que todos os geradores devapor podem operar com queima simultânea debiomassa e óleo ou gás natural.


•Um gerador de leito finalizado é usado para aqueima de chip de madeira, que garante umganho substancial no rendimento térmico dageração de vapor. Os tipos de Sistemas dequeima podem ser separados em quatro:caldeiras de grelha fixa e de grelha móvel,queima em suspensão e a queima e leitofluidizado.

Matéria prima para o biocombustível

•Restos de matéria orgânica em fase dedecomposição produzem o biogás, fonte limpade energia, produzida de, por exemplo, palhas,estercos, bagaços de diversos tipos de vegetaisou lixo.•O processamento de determinadas sementes,como de mamona, dendê, girassol, babaçu,amendoim e soja produzem o biodiesel, energiaobtida a partir dos óleos derivados dessesvegetais, podendo ser usados integralmente ouagregados ao diesel (fóssil) em quantidades

Ciclo dos Biocombustíveis


•A Lenha, que no Brasil já representou 40% da produção, energética primária também é utilizada, porém com as desvantagens: desmatamento nas florestas; lembrando que à possibilidade de utilizar um modo de reflorestamento, evitando assim a utilização de florestas nativas.


•A Cana-de-açúcar, no Brasil, diversas usinas deaçúcar e destilarias estão produzindo metano apartir da vinhaça. O gás resultante está sendoutilizado como combustível para ofuncionamento de motores estacionários dasusinas e de seus caminhões. O equipamento ondese processa a queima ou a digestão da biomassaé chamado de biodigestor. O biogás obtidopoderia ser utilizado diretamente nas caldeiras,liberando maior quantidade de bagaço parageração de energia elétrica através de

Derivados da biomassa

•Biogás: metano, obtido juntamente com dióxidode carbono por meio da decomposição demateriais como resíduos, alimentos, esgoto eesterco em digestores de biomassa.


•Bioetanol: efetuada em bases comerciais porduas rotas tecnológicas, utilizando matérias-primas doces, diretamente fermentáveis, como acana-de-açúcar e a beterraba açucareira, oumatérias-primas amiláceas, como o milho e otrigo, cujo amido deve ser convertido emaçúcares antes da fermentação, comoesquematizado na Figura abaixo.



•Uma terceira rota, utilizando a biomassadisponível em materiais como o bagaço e apalha, hidrolisa as cadeias celulósicas e produzuma solução fermentável de açúcares,apresentando grande interesse graças ao baixocusto da matéria-prima. Contudo, essa rota devalorização energética da biomassa ainda nãoestá disponível em escalas comerciais, emborahaja expectativas de que nos próximos anospossa alcançar viabilidade econômica.

Vantagens

• Baixo custo de operação; Facilidade dearmazenamento e transporte; Proporciona oreaproveitamento dos resíduos; Alta eficiênciaenergética; É uma fonte energética renovável elimpa; Emite menos gases poluentes. Porém, oseu uso sem o devido planejamento podeocasionar a formação de grandes áreasdesmatadas pelo corte incontrolado de árvores,perda dos nutrientes do solo, erosões e emissãoexcessiva de gases.

Observação

•A utilização da energia da biomassa é defundamental importância no desenvolvimento denovas alternativas energéticas. Sua matéria-prima já é empregada na fabricação de váriosbiocombustíveis, como, por exemplo, o bio-óleo,BTL, biodiesel, biogás, etc.

Problemas causados pelos Biocombustíveis e Biomassa

•Empreendimentos para a utilização de biomassade forma ampla podem ter impactos ambientaisinquietantes. O resultado pode ser destruição dafauna e da flora com extinção de certas espécies,contaminação do solo e mananciais de água poruso de adubos e outros meios de defesamanejados inadequadamente. Por isso, o respeitoà biodiversidade e a preocupação ambientaldevem reger todo e qualquer intento deutilização de biomassa.


•A queima da cana libera grandes quantidades degases nitrogenados, que retornam ao ambiente naforma de "chuva seca" de fertilizantes. Nosambientes aquáticos, o efeito é muito rápido:proliferação de algas, com liberação de toxinas econsumo de quase todo oxigênio da água, o queprovoca a morte de um grande número deespécies.


•Em relação aos impactos ambientais causadospelos biocombustíveis, está a destruição dasvotações originais, acarretando prejuízos àbiodiversidade, colocando em risco a vida demuitas espécies. As culturas para produção debiocombustíveis consomem muitos fertilizantesnitrogenados, com liberação de óxidos denitrogênio, que também são gases estufa.


•Outra desvantagem ambiental é a devastação deáreas florestais (grandes consumidoras de CO2)para o plantio das culturas envolvidas naprodução dos biocombustíveis. A contaminaçãode lençóis freáticos por nitritos e nitratos,provenientes de fertilizantes também deve serconsiderada. A ingestão desses produtos causaproblemas respiratórios, devido à produção demeta-hemoglobina (hemoglobina oxidada).

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