Uso Da Biomassa Como Alternativa Energética

Uso da Biomassa como Alternativa Energtica

Bruno Monteiro Cardoso

Rio de Janeiro

Fevereiro de 2012

Projeto de Graduao submetido ao corpo

docente do curso de Engenharia Eltrica da

Escola Politcnica, da Universidade Federal do

Rio de Janeiro, como parte dos requisitos

necessrios para a obteno do grau de

Engenheiro Eletricista

Orientador: Jorge Luiz do Nascimento

ii



PROJETO DE GRADUAO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE

ENGENHARIA ELTRICA DA ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS

PARA A OBTENO DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA.

Examinada por:

____________________________________

Prof. Jorge Luiz do Nascimento, Dr.Eng.

____________________________________

Prof. Lus Guilherme Barbosa Rolim, Dr.Ing.

____________________________________

Prof. Sergio Sami Hazan, Ph.D.

____________________________________

Prof. Tirl Cruz Silva, M. Sc. em Economia.

RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

FEVEREIRO de 2012

iii

Cardoso, Bruno Monteiro Uso da Biomassa como Alternativa Energtica/ Bruno Monteiro Cardoso. Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politcnica, 2012. X, 94 p.: il.; 29,7cm Orientador: Jorge Luiz do Nascimento Projeto de Graduao UFRJ/ Escola Politcnica/ Curso de Engenharia Eltrica, 2012. Referncias Bibliogrficas: p. 78-81 1.Introduo. 2.Uso da Biomassa como Fonte de Energia. 3.Descrio das Principais Biomassas do Brasil. 4.Processos de Converso Energtica da Biomassa. 5.Gerao de Energia Eltrica Atravs da Biomassa. 6.Anlises e Concluses. I. Nascimento, Jorge Luiz. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politcnica, Curso de Engenharia Eltrica. III. Uso da Biomassa como Alternativa Energtica.

iv

minha me Maria Alice por todo o sacrifcio,

colocando a educao de seus filhos sempre como prioridade.

v

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer primeiramente a minha famlia. Meu av Alcides, minha

av Deolinda, minha me Maria Alice e minha irm Viviane por sempre me apoiarem

com todo amor. Os tenho como exemplo e a cada dia me inspiram para ser uma

pessoa melhor.

Agradeo tambm a minha atual e futura esposa Michelle pela pacincia,

compreenso, amor e companheirismo. Sem o seu incentivo e ajuda o caminho da

graduao seria bem mais rduo. Eu te amo.

Agradeo a minha sobrinha querida Marina pelos momentos de alegria,

acompanhar o seu crescimento pessoal e estudantil prazeroso e motivador.

Agradeo a todos os meus companheiros do CENPES, em especial ao

supervisor Luiz Evangelista e ao gerente Marclio Mariano que confiaram em mim, me

dando a oportunidade de conciliar as atividades profissionais e acadmicas.

Por fim, agradeo a todos os professores com os quais tive o prazer de

estudar, todos de alguma forma, me ajudaram a ser o profissional que sou hoje. Em

especial, gostaria de agradecer ao professor Jorge Luiz, no s pela orientao neste

projeto, mas tambm por todas as disciplinas cursadas com ele, inclusive Clculo I,

cursada no primeiro semestre de 2002, no incio da graduao.

vi

Resumo do projeto de Graduao apresentado Escola Politcnica/ UFRJ como parte

dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Engenheiro Eletricista.



Fevereiro/2012

Orientador: Jorge Luiz do Nascimento

Curso: Engenharia Eltrica

O crescente aumento do consumo de energia mundial, grande parte em virtude da

evoluo das reas tecnolgica e econmica, demanda investimentos no

aproveitamento de novas fontes de energia e em novas aplicaes das fontes

existentes. Em ambos os casos primordial que as novas solues sejam eficientes e

sustentveis.

Neste cenrio, uma das energias de destaque a energia eltrica, indispensvel para

a sociedade atual. Uma das opes existentes para o crescimento e desenvolvimento

sustentvel desta fonte se d atravs da utilizao de biomassas como insumo.

Este trabalho rene informaes, que se encontravam dispersas, referentes a

produo de energia eltrica a partir do uso da biomassa. Nele so apresentadas as

principais biomassas existentes no Brasil que so utilizadas para gerao de

eletricidade e tambm outras com grande potencial de aproveitamento para este fim.

Posteriormente so descritas os principais processos de converso energtica da

biomassa em uso e em desenvolvimento. Por fim, apresenta-se o estado-da-arte das

principais rotas tecnolgicas que visam o aproveitamento de biomassa para a gerao

de energia eltrica.

Palavras-chave: Energia, Biomassa, Gerao de Energia Eltrica, Converso,

Bioeletricidade.

vii

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of

the requirements for the degree of Engineer.

USE OF BIOMASS AS AN ENERGETIC ALTERNATIVE


February/2012

Advisor: Jorge Luiz do Nascimento.

Course: Electric Engineering

The increasing of global energy consumption, largely because of the development of

economic and technological areas, requires investments in the exploitation of new

energy sources and new applications for the existing ones, in both cases it is essential

that the new solutions are efficient and sustainable.

Due to this fact, electrical energy is one of the most important sources of energy, since

it is essential for todays society lifestyle. One option for the growth and sustainable

development of this source is though the use of biomass as a feedstock.

This work brings together information, which was dispersed, regarding the production

of electricity from biomass use. It presents the main kinds of biomass that are used to

generate electricity in Brazil and others with great potential for this purpose. Moreover,

it describes the main processes of energy conversion of biomass in use and in

development. Finally, the state of the art of the main technological approaches aimed

at the use of biomass for power generation is presented.

Keywords: Energy, Biomass, Power generation, Conversion, Bioelectricity.

viii

NDICE

1 INTRODUO........................................................................................................01

2 - USO DA BIOMASSA COMO FONTE DE ENERGIA...............................................03

3 - DESCRIO DAS PRINCIPAIS BIOMASSAS DO BRASIL....................................08

3.1 BIOMASSA DE ORIGEM FLORESTAL.......................................................08

3.1.1 LENHA E CARVO VEGETAL.....................................................08

3.1.2 RESDUOS DE MADEIRA E LICOR NEGRO...............................12

3.2 BIOMASSA DE ORIGEM AGRCOLA.........................................................19

3.2.1 CANA-DE-ACAR......................................................................20

3.2.2 ARROZ..........................................................................................24

3.2.3 CAPIM ELEFANTE.......................................................................27

3.2.4 MILHO...........................................................................................28

3.2.5 SOJA.............................................................................................30

3.3 BIOMASSA ORIUNDA DE REJEITOS URBANOS E INDUSTRIAIS..........32

3.3.1 REJEITOS URBANOS SLIDOS E LQUIDOS...........................32

3.3.2 REJEITOS INDUSTRIAIS SLIDOS E LQUIDOS......................36

4 - PROCESSOS DE CONVERSO ENERGTICA DA BIOMASSA..........................40

4.1 CONVERSO TERMOQUMICA................................................................41

4.2 CONVERSO FSICO-QUMICA................................................................46

4.3 CONVERSO BIOQUMICA.......................................................................47

5 - GERAO DE ENERGIA ELTRICA ATRAVS DA BIOMASSA..........................54

5.1 CICLO A VAPOR.........................................................................................55

5.2 GASEIFICAO DA BIOMASSA E USO DE TURBINAS A GS...............59

5.3 OUTRAS TECNOLOGIAS...........................................................................64

6 CASO ESPECIAL: O USO DA BIOMASSA PARA GERAO DE ENERGIA

ELTRICA EM PEQUENA ESCALA.............................................................................67

7 ANLISES E DIAGNSTICOS...............................................................................69

8 CONCLUSES.......................................................................................................75

9 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.........................................................................78

ix

APNDICE A Fatores de converso de energia...........................................................82

APNDICE B Usinas produtoras de eletricidade a partir do bagao de cana..............83

APNDICE C Impactos socioambientais decorrentes da construo e operao de

usinas termoeltricas a biomassa.................................................................................98

x

LISTA DE FIGURAS Figura 1 Participao das diversas fontes de energia no consumo (1973 a 2006).............................................................................................................................05

Figura 2 Lenha...........................................................................................................09

Figura 3 Histrico do consumo de lenha no Brasil....................................................11

Figura 4 P de serra..................................................................................................14

Figura 5 Cana-de-acar...........................................................................................21

Figura 6 Casca de arroz............................................................................................25

Figura 7 Fases da produo de biogs.....................................................................33

Figura 8 Diagrama esquemtico dos processos de converso da biomassa...........40

Figura 9 Rotas tecnolgicas de converso energtica da biomassa........................41

Figura 10 Esquema da planta de pirlise rpida da Unicamp...................................43

Figura 11 Rotas de gaseificao baseada no tipo de agente gaseificante...............44

Figura 12 Exemplo de unidade de gaseificao de biomassa..................................45

Figura 13 Processo de obteno do biodiesel a partir da transesterificao............47

Figura 14 Exemplo do processo de fermentao para formao de etanol..............48

Figura 15 Exemplo de processo de hidrlise cida...................................................51

Figura 16 Integrao do biodigestor ao biociclo........................................................52

Figura 17 Diagrama processual da digesto anaerbica..........................................53

xi

Figura 18 Sistema de co-gerao tipo bottoming......................................................56

Figura 19 Sistema de co-gerao tipo topping..........................................................56

Figura 20 Ciclo a vapor em contrapresso em co-gerao topping..........................57

Figura 21 Caractersticas tcnicas dos ciclos a vapor com turbinas de contrapresso para gerao de energia eltrica...................................................................................57

Figura 22 Ciclo a vapor de condensao e extrao em co-gerao topping...........58

Figura 23 Caractersticas tcnicas dos ciclos a vapor com turbinas de condensao e extrao para gerao de energia eltrica.................................................................59

Figura 24 Exemplo de fluxograma esquemtico do ciclo BIG-GT em co-gerao topping...........................................................................................................................60

Figura 25 Exemplo de fluxograma esquemtico do ciclo BIG-STIG em co-gerao topping...........................................................................................................................61

Figura 26 Exemplo de fluxograma esquemtico do ciclo BIG-ISTIG em co-gerao topping...........................................................................................................................62

Figura 27 Exemplo de fluxograma esquemtico do ciclo BIG-GTCC em co-gerao topping...........................................................................................................................63

Figura 28 Caractersticas tcnicas do ciclo combinado integrado a gaseificao da biomassa para a gerao de energia eltrica...............................................................63

Figura 29 Gerao especfica de energia eltrica das tecnologias a partir da biomassa excedente exportvel segundo o modo de operao ..................................64

Figura 30 Esquema de uma microturbina..................................................................65

Figura 31 Custos de produo de energia eltrica no Brasil.....................................69

xii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Classe de combustveis utilizados no Brasil para gerao de energia eltrica Operao.......................................................................................................04

Tabela 2 Matriz de energia eltrica do Brasil: empreendimentos em operao........................................................................................................................06

Tabela 3 Detalhamento do uso da biomassa para gerao de energia eltrica no mercado brasileiro Operao.....................................................................................07

Tabela 4 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da biomassa de carvo vegetal..........................................................................................11

Tabela 5 rea total com florestas plantadas por gnero e estado (mil ha)................12

Tabela 6 Estimativa de produo madeireira potencial de Eucalipto e Pinus no Brasil, 2010....................................................................................................................13

Tabela 7 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso de resduos de madeira......................................................................................................15

Tabela 8 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do licor negro.............................................................................................................................18

Tabela 9 Informaes tcnicas da cultura de cana-de-acar..................................20

Tabela 10 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da biomassa de casca de arroz..........................................................................................26

Tabela 11 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da biomassa de capim elefante..........................................................................................28

Tabela 12 Informaes tcnicas da cultura de soja...................................................30

Tabela 13 Equivalncia entre o biogs e outros combustveis..................................34

xiii

Tabela 14 Produo de rejeitos slidos urbanos por habitante e suas caractersticas...............................................................................................................35

Tabela 15 Clculo da emisso anual de metano originrio de dejetos da explorao pecuria, segundo espcies, em mil toneladas anuais.................................................36

Tabela 16 Produo diria de resduos slidos e lquidos de alguns animais...........37

Tabela 17 Quantidade de rejeitos necessrios para a produo de 1m de biogs............................................................................................................................37

Tabela 18 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso do biogs............................................................................................................................38

Tabela 19 Verses da tecnologia de pirlise.............................................................43

Tabela 20 Vantagens e desvantagens do uso da biomassa para gerao de energia eltrica...........................................................................................................................70

Tabela 21 Categoria de impactos..............................................................................71

Tabela 22 Impactos ambientais referentes ao uso da biomassa como insumo para a gerao de energia eltrica...........................................................................................72

Tabela 23 Tabela comparativa de rendimentos das biomassas analisadas..............73

Tabela 24 Oferta mssica de biomassa por resduo agrcola, agroindustrial e silvicultural Brasil........................................................................................................74

Tabela A.1 Fatores de converso para Energia........................................................82

Tabela B.1 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso do bagao de cana-de-acar............................................................................................83

Tabela C.1 Impactos socioambientais decorrentes da construo e operao de usinas termoeltricas a biomassa.................................................................................98

xiv

NOMENCLATURA

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas.

ABRAF Associao Brasileira de Florestas Plantadas.

ABRELPE Associao Brasileira de Empresas de Limpeza Pblica e Resduos

Especiais.

ANEEL Agncia Nacional de Energia Eltrica.

BEN Balano Energtico Nacional.

BIG Banco de Informaes de Gerao.

BIG-GT Biomass Integrated Gasification Gas Turbine.

BIG-GTCC - Biomass Integrated Gasification Gas Turbine Combined Cycle.

BIG-ISTIG - Biomass Integrated Gasification Intercooled Steam Injected Gas Turbine.

BIG-STIG - Biomass Integrated Gasification Steam Injected Gas Turbine.

BRACELPA Associao Brasileira de Celulose e Papel.

CETESB Companhia Ambiental do Estado de So Paulo.

CONAB Companhia Nacional de Abastecimento.

CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente.

DEE Departamento de Engenharia Eltrica da UFRJ.

EPE Empresa de Pesquisa Energtica.

FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations.

HRSG Heat Recovery Steam Generator.

IPT Instituto de Pesquisa Tecnolgica.

IEA International Energy Agency.

LAFAE Laboratrio de Fontes Alternativas de Energia DEE|POLI|UFRJ.

LDB Lei de Diretrizes e Bases.

MAPA Ministrio de Agricultura, Pecuria e Abastecimento.

MME Ministrio de Minas e Energia.

NBR Norma Tcnica Brasileira aprovada pela ABNT.

pH Potencial Hidrogeninico.

PNE Plano Nacional de Energia.

POLI Escola Politcnica da UFRJ.

OPEP Organizao dos Pases Exportadores de Petrleo.

SBS Sociedade Brasileira de Silvicultura.

SIN Sistema Integrado Nacional.

SPAE Secretaria de Produo e Agroenergia.

TCC Trabalho de Concluso de Curso.

UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro.

1

1 Introduo

Considerando que nas finalidades de um departamento acadmico e de seus

laboratrios de pesquisa tambm esteja includa a catalogao e a disponibilizao ao

pblico de informaes tcnicas e cientficas de temas pertinentes s suas atividades,

considerando tambm que a falta de informaes concisas e organizadas em

determinados tpicos no conjunto das ementas das disciplinas dos cursos devam ser

cobertas com atividades complementares como regulamentado na LDB vigente, faz-se

oportuno que os TCC Trabalhos de Concluso de Curso dos engenheirandos

tornem-se um dos instrumentos para suprir tais falhas. Assim, a elaborao de

material didtico ou informativo como referncia para as atividades didticas das

disciplinas se encaixa perfeitamente no formato de apresentao dos TCCs. No caso

especfico deste trabalho, enfocamos o tema biomassa como alternativa energtica

para o Brasil.

Este trabalho tem por objetivo apresentar as informaes referentes a

utilizao da biomassa como alternativa energtica para o Brasil, com foco na gerao

de energia eltrica. As informaes aqui contidas serviro como material didtico para

o Laboratrio de Fontes Alternativas de Energia LAFAE do Departamento de

Engenharia Eltrica da UFRJ.

Todas as informaes aqui apresentadas foram obtidas ou desenvolvidas a

partir de pesquisas em endereos eletrnicos especializados ou da bibliografia

existente relacionada ao tema. As informaes foram ordenadas de maneira lgica, de

forma a propiciar ao leitor uma linha de raciocnio desde a origem da biomassa at sua

aplicao como alternativa na produo de energia eltrica.

Primeiramente foi realizado um breve histrico da utilizao da biomassa como

fonte energtica, seguido de uma apresentao do cenrio atual da utilizao desta

fonte para este fim.

Posteriormente so apresentadas as descries das biomassas mais utilizadas

classificadas em trs categorias: origem florestal, origem agrcola e rejeitos industriais

e urbanos. Em uma primeira abordagem as biomassas foram tratadas individualmente

dentro destas categorias e as informaes apresentadas em formado de tpicos como

definio, caractersticas fsicas e biolgicas, processos produtivos, impactos

ambientais e sociais, etc. Contudo esta apresentao se mostrou inadequada j que

algumas biomassas apresentavam caractersticas similares e as informaes ficaram

divididas em uma grande quantidade de tpicos. Como soluo, algumas biomassas

2

foram englobadas em um mesmo tpico e as informaes apresentadas em

pargrafos dentro de cada biomassa ou grupo de biomassas.

Na terceira parte do trabalho so apresentadas as tcnicas mais utilizadas

comercialmente, ou com destaque na rea de pesquisa, referentes a transformao

das biomassas visando seu aproveitamento energtico. Cada tcnica descrita

resumidamente de forma a passar um conhecimento bsico sobre a mesma.

Na quarta parte deste projeto dado enfoque a utilizao das biomassas para

gerao de energia eltrica, apresentando quais so os meios mais utilizados e

estudados atualmente para a converso da energia contida na biomassa em energia

eltrica.

Por fim, na quinta e na sexta parte do trabalho, so feitas consideraes a

respeito de possveis reas para estudos futuros e anlises e concluses relacionadas

as informaes aqui apresentadas.

3

2 - Uso da biomassa como fonte de energia

O desenvolvimento da civilizao est atrelado ao consumo de energia

exercido pelo homem. Desde os primrdios, quando o homem descobriu o fogo e

comeou a utilizar sua energia para coco de alimentos e outros fins, esta energia

tem sido obtida atravs de atividades extrativistas, aproveitando-se assim dos

recursos da natureza. Este processo era realizado sem quaisquer preocupaes com

os impactos que poderiam advir de sua execuo, pois se acreditava que os recursos

naturais e os combustveis fsseis foram fontes abundantes de energia, sem previso

de esgotamento.

Contudo, desde a metade do sculo XX este cenrio est em transformao. A

evoluo dos processos industriais e o desenvolvimento da sociedade acarretam em

um aumento sistemtico da demanda de energia e, devido a este fato, a comunidade

mundial comeou a perceber os impactos de um consumo descontrolado destes

recursos. Foi constatado que a grande maioria dos insumos energticos utilizados na

produo de energia em grande escala possui reservas finitas. Estes aumentos de

demanda agregados s limitaes das reservas fizeram com que as perspectivas de

durao das fontes de energia predominantes se tornassem reduzidas.

Outra ao que mudou consideravelmente o cenrio de produo de energia

ocorreu ao final do sculo XX com a implantao de legislaes ambientais em

diversos pases. A preocupao em se preservar o meio ambiente para as geraes

futuras, discutindo-se questes tais como o aquecimento global e as emisses de

carbono, passou a ser um tpico de destaque em qualquer projeto de gerao de

energia.

Alm dos aspectos quantitativos e ambientais existem tambm fatores

econmicos que impactam diretamente no setor energtico, com foco na indstria de

petrleo. Aps a Segunda Grande Guerra, em 1945, surgem sinais iniciais da

importncia geo-estratgica do petrleo com as primeiras ameaas de embargo

petrolfero realizadas pelos pases rabes aos Estados Unidos. Desde este perodo

at os dias atuais j ocorreram cinco crises relacionadas a produo / consumo de

petrleo (1956, 1973, 1979, 1991 e 2008), revelando ao mundo as conseqncias

econmicas da grande dependncia de uma nica fonte de energia.

Em vista dos fatos apresentados se faz necessrio a busca de alternativas

energticas sustentveis visando atender a demanda crescente de energia no mbito

mundial. Muitas alternativas surgiram como soluo deste problema, dando-se

destaque a energia solar, a energia elica, a energia atmica e a energia proveniente

4

das biomassas. Todas as alternativas citadas possuem vantagens e desvantagens

que devem ser levadas em considerao. Por este motivo, at o momento, nenhuma

das opes despontou como a melhor alternativa, mas cada uma deve ser analisada,

verificando-se a melhor relao custo-benefcio para cada aplicao.

Este trabalho tem como foco a utilizao da biomassa como fonte de energia,

destacando seu aproveitamento na gerao de energia eltrica no Brasil.

Tabela 1 Classe de combustveis utilizados no Brasil para gerao de energia

eltrica - Operao.

Combustvel Quantidade de

empreendimentosPotncia (kW) %

Biomassa 429 8.990.493 28,79

Fssil 1045 20.753.350 66,46

Outros 36 1.485.270 4,76

Total 1510 31.229.113 100

Fonte: ANEEL:BIG, 2012 Acesso em 19/01/2012.

Do ponto de vista energtico a biomassa toda matria orgnica, seja de

origem animal ou vegetal, que pode ser utilizada na produo de energia (ANEEL,

2002). A mesma sempre esteve presente como fonte de energia na histria da

civilizao, inicialmente na forma de lenha ou carvo e, a partir de meados do sculo

XX, outras formas de utilizao da biomassa ganharam nfase. A utilizao da

biomassa tem como grandes vantagens seu aproveitamento direto por meio da

combusto em fornos e caldeiras e tambm a reduo de impactos socioambientais.

Como desvantagens, seu aproveitamento apresenta eficincia reduzida, contudo esto

sendo pesquisados aperfeioamentos das tecnologias de converso.

Por ser considerada uma fonte energtica limpa e renovvel, o interesse na

utilizao de biomassa ganhou espao no mercado de energia, passando a ser

considerada uma boa alternativa para a diversificao da matriz energtica mundial e

conseqente reduo da dependncia dos combustveis fsseis, conforme se pode

observar nos dados apresentados na Tabela 1 e na Figura 1. Por este motivo os

investimentos e incentivos do setor pblico e do setor privado de diversos pases na

produo de energia utilizando a biomassa tm aumentado consideravelmente nos

ltimos anos.

5

Figura 1 Participao das diversas fontes de energia no consumo (1973 e 2006).

Fonte: IEA, 2008.

A biomassa, quando utilizada para fins energticos, classificada em trs

categorias: florestal, agrcola e rejeitos urbanos, onde, na biomassa energtica

agrcola, esto includos as culturas agroenergticas e os resduos e subprodutos das

atividades agrcolas, agroindustriais e da produo animal. O potencial energtico de

cada um desses grupos depende tanto da matria-prima utilizada quanto da tecnologia

utilizada no processamento para obt-los.

Existem diversas rotas tecnolgicas para a utilizao da biomassa com a

finalidade de se produzir energia eltrica, contudo, todas envolvem a transformao da

biomassa, por meio de processos termoqumicos, bioqumicos e fsico-qumicos, em

um produto intermedirio, que por fim, ser usado na gerao de eletricidade. Para

cada cenrio deve ser observado a viabilidade tcnica e econmica de cada tipo de

biomassa e da tecnologia a ser empregada visando a otimizao dos resultados.

A matriz energtica brasileira, considerando-se os empreendimentos em

operao, segundo o BIG 2012, est atualmente dividida conforme apresentado na

Tabela 2.

6

Tabela 2 Matriz de energia eltrica do Brasil: empreendimentos em operao.

Empreendimentos em Operao

Tipo

Capacidade Instalada

%

Total

% N. de

Usinas(kW)

N. de

Usinas (kW)

Hidrulica - 966 82.318.681 65,76 966 82.318.681 65,76

Gs Natural 102 11.424.053 9,13

140 13.213.236 10,56Processo 38 1.789.183 1,43

Petrleo

leo

Diesel 891 3.942.036 3,15

923 7.074.243 5,65leo

Residual 32 3.132.207 2,50

Biomassa

Bagao

de Cana 347 7.263.608 5,80

427 8.986.143 7,18

Licor

Negro 14 1.245.198 0,99

Madeira 42 373.827 0,30

Biogs 16 70.902 0,06

Casca de

Arroz 8 32.608 0,03

Nuclear - 2 2.007.000 1,60 2 2.007.000 1,60

Carvo Mineral Carvo

Mineral 10 1.944.054 1,55 10 1.944.054 1,55

Elica - 72 1.452.792 1,16 72 1.452.792 1,16

Importao

Paraguai 5.650.000 5,46

- 8.170.000 6,53Argentina 2.250.000 2,17

Venezuela 200.000 0,19

Uruguai 70.000 0,07

Total 2.548 125.171.587 100 2.548 125.171.587 100


7

A Tabela 3 apresenta uma viso mais detalhada das biomassas utilizadas nas

usinas em operao no Brasil.

Tabela 3 Detalhamento do uso da biomassa para gerao de energia eltrica no

mercado brasileiro - Operao.

Combustvel Quantidade de

empreendimentosPotncia (kW) %

Licor negro 14 1.245.198 13,85

Resduos de madeira 37 316.927 3,53

Capim elefante 2 31.700 0,35

Biogs 16 70.902 0,79

Bagao de cana-de-acar 347 7.263.608 80,79

leo de palmiste 2 4.350 0,05

Carvo vegetal 3 25.200 0,28

Casca de arroz 8 32.608 0,36


8

3 - Descrio das principais biomassas do Brasil

3.1 - Biomassa de origem Florestal A biomassa energtica florestal definida como produtos e subprodutos dos

recursos florestais que incluem basicamente biomassa lenhosa, produzida de forma

sustentvel a partir de florestas cultivadas ou de florestas nativas, obtida por

desflorestamento de floresta nativa para abertura de reas para agropecuria, ou

ainda originada em atividades que processam ou utilizam a madeira para fins no

energticos, destacando-se a indstria de papel e celulose, indstria moveleira,

serrarias etc. O contedo energtico desta classe de biomassa est associado

celulose e lignina contidas na matria e ao baixo teor de umidade. Seu aproveitamento

no uso final energtico se realiza, principalmente, atravs das rotas tecnolgicas de

transformao termoqumica mais simples, como combusto direta e carbonizao,

mas rotas mais complexas tambm so empregadas para a produo de combustveis

lquidos e gasosos, como metanol, etanol, gases de sntese, licor negro (um

subproduto da indstria de celulose), entre outros (ANEEL:EPE, 2007).

3.1.1 - Lenha e carvo vegetal

A lenha definida como ramos, troncos, achas (tora de lenha, cavaca) de

madeira tosca ou quaisquer pedaos de madeira que podem ser utilizados como

combustvel. No Brasil, ela participa com cerca de 10% da produo de energia

primria e continua tendo grande importncia na matriz energtica do pas. Em relao

a sua composio a lenha possui de 41% a 49% de celulose, de 15% a 27% de

hemicelulose e de 18% a 24% de lignina e seu poder calorfico inferior mdio de

3100 Kcal/Kg.

9

Figura 2 Lenha

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br

A produo de lenha pode ser dividida em dois segmentos: a lenha catada e a

lenha produzida para fins comerciais. A lenha catada proveniente de matas nativas

parecia uma fonte inesgotvel desta biomassa, contudo a forma predatria com que a

mesma foi explorada causou problemas crticos em diversas regies do pas. Vrias

regies onde existiam abundantes coberturas florestais passaram a conviver com a

degradao do solo, a alterao no regime das chuvas e conseqente desertificao.

Na produo de lenha para fins comerciais, principalmente nas serrarias e

indstrias de mveis, a lenha proveniente das matas nativas substituda pela lenha

de reflorestamento, sendo o eucalipto a principal rvore cultivada para este fim. Aps a

utilizao da lenha nas fbricas so gerados resduos industriais como pontas de

toras, costaneiras e serragem de diferentes tamanhos e densidade. Tais resduos

podem ter um aproveitamento energtico.

Para a lenha catada, de uso residencial, considerada uma densidade com

valor mdio de 300 Kg/m e, para a lenha comercial, a densidade de 390 Kg/m (BEN,

2011).

No Brasil em 2010, cerca de 33% da lenha produzida foi transformada em

carvo vegetal. Esta transformao realizada atravs dos processos conhecidos

como carbonizao, que consiste na queima da lenha com presena controlada de ar,

ou pelo processo de pirlise, onde a lenha submetida a altas temperaturas em um

ambiente com pouqussima ou nenhuma quantidade de oxignio. O poder calorfico

inferior do carvo vegetal de 6460 Kcal/Kg e sua densidade mdia de 250 Kg/m.

10

Em relao a sua composio tm-se de 20% a 35% de material voltil, de 65% a 80%

de carbono fixo e de 1% a 3% as cinzas (material inorgnico).

O Brasil o maior produtor mundial deste insumo energtico, sendo o setor

industrial, liderado pelas indstrias de ferro-gusa, ao e ferro-ligas, o maior consumidor

do carvo vegetal utilizando 85% da produo nacional. O setor residencial consome

cerca de 9% e o setor comercial fica com 1,5% da produo de carvo vegetal.

Basicamente a produo de carvo vegetal implica na disperso de grande

quantidade de matria e energia, iniciada com a derrubada da mata e prosseguindo

durante o processo de carbonizao onde so gerados gases volteis que so

compostos de uma frao que pode ser liquefeita, conhecida como material

pirolenhoso, e de uma frao no condensvel. Assim, do processo de carbonizao

aproveita-se apenas o carvo vegetal, dispersam-se gases, vapores dgua, lquidos

orgnicos e alcatro.

De maneira a se garantir a viabilidade econmica da produo de carvo

vegetal, se faz necessrio que as carvoarias fiquem prximas a indstrias que

produzam resduos de madeira, como as serrarias. Caso este conjunto de indstrias

fique prximo a zonas urbanas, o mesmo influi diretamente no grau de poluio destas

zonas, submetendo a populao aos efeitos danosos da fumaa e das partculas

emitidas durante o processamento da lenha.

A maior parte da produo nacional executada atravs do processo de

carbonizao, praticada nas carvoarias ainda na forma tradicional, em fornos de

alvenaria com ciclos de aquecimento e resfriamento que podem durar vrios dias. Esta

atividade associada a condies desumanas de trabalho j que rudimentar,

expondo os trabalhadores a condies inseguras e muitas vezes sendo realizada de

maneira informal.

Segundo o Balano Energtico Nacional 2011, no Brasil a produo total de

lenha em 2010 foi de 84,101 milhes de toneladas, sendo que 27,86 milhes de

toneladas (33,1%) foram utilizadas na produo de carvo vegetal e 1,235 milhes de

toneladas (1,5%) diretamente na gerao eltrica, gerando um total de 29,095 milhes

de toneladas (34,6%) aplicadas em transformao (produo de carvo vegetal e

gerao eltrica). O setor residencial responsvel pelo consumo de 27,9% da lenha

produzida, geralmente utilizada na coco dos alimentos nas regies rurais. Como

exemplo, tem-se como mdia a necessidade de 2m de lenha por ms para que uma

famlia de oito pessoas possa preparar suas refeies neste perodo. O setor industrial

fica responsvel por 27,5% do consumo da produo de lenha, sendo as indstrias de

alimento e bebidas, cermicas e papel e celulose as principais consumidoras. O setor

11

agropecurio e o comercial, em menores nmeros, tambm so consumidores deste

insumo.

Analisando-se estes dados verifica-se que a produo de energia eltrica

advinda da lenha ainda pequena em relao a produo total desta biomassa, cerca

de 1,5%, totalizando cerca de 4,45 TWh (0,38 milho de tonelada equivalente de

petrleo - tep).

Figura 3 Histrico do consumo de lenha no Brasil.

Fonte: MME:EPE. BEN, 2011.

A Tabela 4 apresenta as usinas que geram energia eltrica a partir da queima

do carvo vegetal registradas no BIG.

Tabela 4 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da

biomassa de carvo vegetal.

Usina Potncia

(kW) Proprietrio Municpio

Simasa 8.000

50% para companhia Siderrgica

Vale do Pindar, 50% para

Siderrgica do maranho S/A

Aailndia - MA

Viena 7.200 100% para Viena Siderrgica do

Maranho S/A Aailndia - MA

Gusa

Nordeste 10.000 100% para Gusa Nordeste S.A. Aailndia - MA

Total: 3 usinas Potncia total: 25.200 kW


12

3.1.2 - Resduos de madeira e Licor negro

O Brasil possui alto potencial florestal devido s suas grandes extenses de

terra que possibilitam um alto volume de produo de madeira. A cadeia produtiva da

madeira gera uma grande quantidade de resduos se considerarmos os processos de

transformao primrio, secundrio e tercirio que, se no tratados adequadamente,

podem gerar diversos problemas ambientais. Estes resduos so constitudos pelo

material florestal orgnico que sobra na floresta aps a colheita, sobras de madeira,

com ou sem casca, galhos grossos e finos, fuste, casca, copa, toua e razes.

As rvores mais utilizadas em florestas de reflorestamento so o pinus e o

eucalipto. O pinus do gnero de plantas da famlia pinaceae e so rvores perenes

presentes principalmente em climas temperados. Seus resduos possuem poder

calorfico inferior de 4174 Kcal/Kg e densidade de 350 Kg/m. J o eucalipto a

designao vulgar das vrias espcies vegetais do gnero Eucalyptus, pertencente a

famlia das mirtceas, que compreende outros 130 gneros. Seus resduos possuem

poder calorfico inferior de 4024 Kcal/Kg e densidade de 374 Kg/m. Tanto os valores

citados para o eucalipto quanto para o pinus consideram um teor de umidade em torno

de 25%. Como se pode verificar atravs dos dados da Tabela 5, o eucalipto

responsvel por 81,6% da rea total com florestas plantadas e o pinus responsvel

por 17,2%, ficando 1,2% da rea plantada para outros gneros.

Tabela 5 rea total com florestas plantadas por gnero e estado (mil ha)

Fonte: Relatrio Anual 2009/2010 BRACELPA, 2010

13

O processamento primrio composto pela extrao da madeira da floresta

nativa ou da floresta de reflorestamento transformando-a em toras, gerando um

desperdcio de madeira na forma de resduos. Em plantios de pinus, cerca de 28% do

peso total da rvore fica na floresta em forma de resduos, j no plantio de eucaliptos

22% se tornam resduos. O setor de base florestal (processamento secundrio) se

baseia na transformao das toras de madeira em placas, barras, laminados, painis,

compensados etc. Nesta fase gerada a maior quantidade de resduos, pois para

cada tonelada de madeira bruta beneficiada, so gerados de 35% a 50% de resduos,

conforme ilustrado na Figura 4. Em uma ltima etapa, essa madeira processada

utilizada na montagem de mveis, construo civil, entre outras finalidades, o que

tambm gera perdas nas operaes de corte e acabamento.

Tabela 6 Estimativa da produo madeireira potencial de Eucalipto e Pinus no Brasil,

2010

Gnero Produo Sustentada

m/ano

Eucalipto 193.736.543

Pinus 64.913.131

Total 258.649.674

Produo sustentada foi calculada multiplicando a rea plantada pelo incremento mdio anual (m/ha ano) mdio ponderado da espcie.

Fonte: Anurio Estatstico da ABRAF 2011 Ano base 2010.

A produo de madeira pinus em toras concentra-se nas regies Sul e Sudeste

do pas, as quais respondem por mais de 90% da produo sustentvel nacional. J a

produo de madeira de eucalipto, tambm em toras, concentra-se nas regies Sul,

Sudeste e Nordeste do Brasil, e representam mais de 70% da produo sustentvel

nacional de eucalipto. O principal segmento consumidor de madeira em tora (processo

primrio) de floresta plantada a indstria de papel e celulose, seguida pela siderurgia

e pela indstria de madeira serrada.

Aps o processo secundrio, os principais destinos da madeira processada so

as indstrias moveleiras e de construo civil.

14

Figura 4 P de serra


Do ponto de vista fsico, plantios de eucalipto e pinus no devem ocupar terras

em locais no recomendados, como reas consideradas aptas para culturas agrcolas,

encostas ngremes, margens de rios, dentre outras. Caso o sistema de planejamento

operacional adotado no seja adequado podem ocorrer interferncia dos plantios nos

processos de conservao do solo (eroso) e na qualidade da gua.

Tendo em considerao os aspectos biolgicos, no cultivo de eucalipto e pinus

deve ser considerado o plano de manejo de forma a garantir a biodiversidade dos

sistemas aquticos e terrestres. Neste aspecto tambm se pode destacar o uso

inadequado de defensivos agrcolas, fertilizantes e a utilizao de queimadas e

desmatamentos como mtodo de limpeza da rea pr-plantio, gerando gases

causadores do efeito estufa.

Os principais impactos sociais referentes ao cultivo de eucalipto e de pinus

podem ser observados quando da implantao de uma nova rea de cultivo, tendo

como destaques a ocupao das terras, a infra-estrutura da regio e a qualidade de

vida da populao.

A necessidade de aquisio de grandes reas para o plantio de eucalipto e

pinus pode causar mudanas na origem e na quantidade dos alimentos produzidos em

certas reas, em funo da substituio parcial de culturas agrcolas. Alm disso,

existe a interferncia na estrutura fundiria das regies.

Com a instalao de empresas do setor florestal projeta-se o aumento de

investimentos em infra-estrutura das cidades, normalmente a ser realizado atravs de

parcerias entre o setor pblico e o setor privado, tendo como conseqncia um

15

processo de modernizao das mesmas, facilitando a comunicao com outros

centros e diversificando as atividades do comrcio local.

No que diz respeito qualidade de vida da populao prxima s empresas do

setor florestal verificou-se o aumento na gerao de empregos diretos e indiretos,

dando oportunidade a um grande contingente de pessoas que no tinham perspectiva

de trabalho em regies pobres. As empresas normalmente investem nas equipes de

trabalho e em equipamentos para melhorias ergonmicas.

A ttulo de exemplo, considerando-se as perdas totais em torno de 50% (j

computada a quantidade de resduo que no pode ser aproveitado como combustvel

em termoeltricas ou centrais de gerao trmica), os poderes calorficos do eucalipto

e do pinus e os nmeros apresentados na Tabela 6, pode-se verificar um total de

129,33 milhes de m/ano de resduos, sendo 96,87 milhes de m/ano advindos da

produo de eucalipto e 32,46 milhes de m/ano advindos da produo de pinus.

Estes nmeros equivalem a 14,58 milhes de tep e 169,55 TWh para o eucalipto e

para o pinus estes nmeros so 4,74 milhes de tep e 55,15 TWh para o perodo.

Tabela 7 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso de

resduos de madeira.

Usina Potncia


Ripassa 53.480 100% para Ripasa S/A Celulose e

Papel Limeira SP

Tramontina 1.500 100% para Tramontina Belm S/A. Belm PA

Rigesa 32.500 100% para Rigesa Celulose Papel e

Embalagens Ltda. Trs Barras SC

Forjasul 1.800 100% para Forjasul Encruzilhada

Indstria de Madeiras Ltda.

Encruzilhada do

Sul RS

Sinop 6.000 100% para Vitale Industrial Norte S/A Sinop MT

Miguel Forte 16.000 100% para Miguel Forte Industrial

S.A.

Unio da Vitria

PR

Energia

Madeiras 4.000

100% para Energia Madeira

Industrial e Comercial Ltda. Canoinhas SC

Pizzatto 2.000 100% para Indstrias Pedro N.

Pizzatto Ltda.

General Carneiro

PR

Piratini 10.000 100% para Piratini Energia S/A Piratini RS

16

Usina Potncia


Ecoluz 12.330 100% para Gaia Energia e

Participaes S.A.

Guarapuava

PR

Iatacoatiara 9.000 100% para BK energia Itacoatiara

Ltda. Itacoatiara AM

Pampa 400 100% para Pampa Exportaes Ltda. Belm PA

PIE-RP 27.800 100% para PIE-RP Termoeltrica S/A Ribeiro Preto

SP

Araguassu 1.200 100% para Araguassu leos Vegetais

Indstria e Comercial Ltda.

Porto Alegre do

Norte MT

Gaseifamaz I 27 100% para Biomass Users Network

do Brasil So Paulo SP

Toledo 3.000 100% para Sadia S/A Toledo PR

Lages 28.000 100% para Lages Bioenergtica Ltda. Lages SC

Dois

Vizinhos 1.980 100% para Sadia S/A

Dois Vizinhos

PR

Rohden 3.500 100% para Rohden Artefatos de

Madeira Ltda. Salete SC

Egdio 2.000 100% para Serraria Egdio Ltda. Juruena MT

Battistella 3.150 100% para Battistella Indstria e

Comrcio Ltda.

Rio Negrinho

SC

Terranova I 3.000 100% para Solida Brasil Madeiras

Ltda.

Rio Negrinho

SC

Irani 9.800 100% para Celulose Irani S/A Vargem Bonita

SC

Bragagnolo 1.200 100% para Avelino Bragagnolo S/A

Indstria e Comrcio

Faxinal dos

Guedes SC

Pira 9.000 100% para Centrais Eltricas Salto

Correntes Ltda. Pira do Sul PR

Energy

Green 5.000 100% para E G Brasil Energia Ltda. Carambe PR

Santa Maria 6.400 100% para Santa Maria Companhia

de Papel e Celulose

Guarapuava

PR

17

Usina Potncia


Bio Fuel 4.800 100% para Brasil Bio Fuels S.A. So Joo da

Baliza RR

Berneck 12.000 100% para Berneck S.A., Painis e

Serrados. Araucria PR

Thermoazul 4.700 100% para Thermoazul Usina de

Energia Ltda. Tangar SC

Primavera do

Leste 8.000 100% para Cargill Agrcola S.A.

Primavera do

Leste MT

Comigo 5.000

100% para Cooperativa Agroindustrial

dos Produtores Rurais do Sudoeste

Goiano

Carmo do Rio

verde GO

Natureza

Limpa 1.000

100% para TJMC Empreendimentos

Ltda. Una MG

Laminados

Triunfo 1.500 100% para laminados Triunfo Ltda. Rio Branco AC

Santo

Antnio 60

100% para Cooperativa de

desenvolvimento Sustentvel Santo

Antnio do Rio Ituquiara

Breves PA

Cargill

Uberlndia 25.000 100% para Cargill Agrcola S.A. Uberlndia MG

Ebata 800 100% para Ebata Produtos

Florestais Ltda. Belm - PA



Outro derivado da madeira que bastante utilizado como combustvel para a

gerao de energia eltrica o licor negro. O licor negro, tambm conhecido como

lixvia negra, um resduo lquido proveniente do digestor aps o processo de

cozimento da madeira. uma mistura complexa que contm grande nmero de

substncias orgnicas dissolvidas da madeira junto a seus componentes inorgnicos.

Seu poder calorfico inferior da ordem de 2860 Kcal/Kg de licor.

Na indstria de produo de papel a matria prima a polpa da madeira que

obtida atravs de processos mecnicos e qumicos da madeira bruta separando-a em

lignina, celulose e hemicelulose (componentes da madeira). Os processos mecnicos

18

trituram a madeira, separando assim apenas a hemicelulose que uma polpa de

menor qualidade, de fibras curtas e de cor amarelada. O processo qumico na indstria

de papel mais difundido no Brasil o Kraft, onde uma soluo de hidrxido de sdio /

sulfito de sdio, conhecido como licor branco, adicionada para separar a celulose da

matria prima lenhosa, etapa essa conhecida como digesto. Nesta operao, mais da

metade da madeira se solubiliza, saindo junto com os produtos qumicos na forma de

uma lixvia escura, o licor negro.

No Brasil, a produo total de licor negro no ano de 2010 foi de 21.247.000

toneladas, sendo 4.796.000 toneladas (22,6%) aplicadas em transformao (gerao

de energia eltrica). Este quantitativo equivale a 1,37 milhes de tep e 15,95 TWh,

incluindo os empreendimentos cadastrados no BIG conforme a Tabela 8 e os

empreendimentos de menor escala e de autoprodutores.

Tabela 8 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do licor negro

Usina Potncia


Aracruz 210.400 100% para Fibria Celulose S.A. Aracruz ES

Bahia Pulp

(Ex. Bacell) 108.600

100% para Bahia Specialty

Cellulose S.A. Camaari BA

Suzano Mucuri

(Ex. Bahia Sul) 214.000

100% para Suzano Papel e

Celulose S.A. Mucuri BA

Celulose Irani 4.900 100% para Celulose Irani S/A Vargem Bonita

SC

Klabin Otaclio

Costas (Ex.

Igaras)

33.745 100% para Kablin S/A Otaclio Costa

SC

Jari Celulose 55.000 100% para Jari Celulose, Papel e

Embalagens S.A. Almeirim PA

Aracruz

Unidade

Guaba

(Riocell)

47.000 100% para Aracruz Celulose S/A. Guaba RS

Klabin 113.250 100% para Kablin S/A Telmaco Borba-

PR

Cenibra 89.421 100% para Celulose Nipo-

Brasileira S/A Belo Oriente MG

19

Usina Potncia


Nobrecel 3.200 100% para Nobrecel S/A Celulose

e Papel

Pindamonhangaba

SP

Lwarcel (Ex.

Lenis

Paulista)

38.000 100% para Lwarcel Celulose Ltda. Lenis Paulista

SP

Veracel 126.600 100% para Veracel Celulose Ltda. Eunpolis BA

VCP-MS 163.200 100% para Fibria-MS Celulose Sul

Mato-Grossense Ltda. Trs Lagoas - MS

Klabin correia

Pinto (Ex.

Celucat)

37.882 100% para Kablin S/A Correia Pinto SC

Total: 14 usinas Potncia total: 1.245.198 kW


O licor negro de particular interesse devido aos diversos impactos ambientais

que pode causar no controle biolgico nas estaes de tratamento de efluentes e o

potencial impacto em caso de derrames na vida aqutica e nas emisses no processo

de combusto como TRS (Teor de Enxofre Reduzido) e poluentes atmosfricos.

Atualmente as grandes empresas do setor de celulose so monitoradas e

fiscalizadas por rgo ambientais. Diante desse controle so adotados diques de

conteno para os tanques de armazenamento dos produtos que so utilizados no

processo de fabricao como o licor verde, licor branco e tambm o licor negro.

3.2 - Biomassa de origem Agrcola

A biomassa energtica agrcola definida como os produtos e sub-produtos

provenientes das plantaes no florestais, tipicamente originados de colheitas anuais,

cujas culturas so selecionadas segundo as propriedades de teores de amido,

celulose, carboidratos e lipdios, contidos na matria, em funo da rota tecnolgica a

que se destina. As culturas agroenergticas utilizam principalmente rotas tecnolgicas

de transformaes biolgicas e fsico-qumicas, como fermentao, hidrlise e

esterificao, empregadas para a produo de combustveis lquidos, como o etanol, o

biodiesel e leos vegetais diversos. Integram estas culturas a cana de acar, o milho,

o trigo, a beterraba, a soja, o amendoim, o girassol, a mamona e o dend, existindo

20

uma grande variedade de oleaginosas a serem exploradas. Abaixo esto descritas as

biomassas agrcolas com maior destaque no cenrio brasileiro.

3.2.1 - Cana-de-acar

Cana de acar uma gramnea com uma haste fibrosa espessa, crescendo

at 6 metros de altura. As variedades comerciais de cana de acar so hbridos

complexos de vrias espcies dentro do gnero Saccharum. A espcie mais

conhecida Saccharum officinarum.

A planta de cana constituda por quatro partes principais, que so: razes,

talho (fruto agrcola), folhas e flores. O talho constitudo no seu interior por um tecido

esponjoso muito rico em sumo aucarado que pode ser extrado de diversas maneiras.

O contedo calrico da cana-de-acar, considerando todos os seus

componentes (sacarose, fibras, gua e outros) de, aproximadamente, 1060 Kcal/Kg.

Para o bagao de cana o poder calorfico inferior de 2130 Kcal/Kg, considerando o

bagao com 50% de umidade. O poder calorfico inferior das pontas e folhas (palha)

da cana-de-acar de 3105 Kcal/Kg, tambm considerando 50% de umidade.

A cana de acar constituda por fibra e sumo onde o sumo composto por

gua, slidos solveis ou brix. O brix um composto de sacarose mais acares

redutores e sais, sendo estes dois ltimos considerados impurezas. Em outras

palavras a cana de acar, considerando a matria seca a 30%, tem a seguinte

composio: 70% de umidade, 14,7% de fibras, 13% de acares e 2,3% de no-

acares.

Tabela 9 Informaes tcnicas da cultura de cana-de-acar.

Item Dado

Ciclo 5 anos

Nmero mdio de cortes 5 cortes

Produtividade de cana 85 ton/ha

Rendimento de acar 138 Kg/ton

Rendimento de lcool 82 l/ton

Fonte: MAPA, 2010

A cana de acar propagada a partir de cortes ou "gemas" at um metro de

comprimento, plantadas em sulcos. Mudas crescem de brotos sobre essas sees da

haste. No Brasil, cinco ou seis safras podem ser colhidas antes do replantio. "Cana de

21

acar-planta" a nova safra, colhida cerca de um ano aps o plantio (a colheita se d

no incio da estao chuvosa de setembro a novembro), ou mais comumente,

dezoito meses aps o plantio (colheita no perodo de seca julho, agosto). Aps o

corte, uma lavoura brotada cultivada a partir dos novos brotos que crescem nos

tocos das plantas colhidas. Lavouras brotadas so colhidas em intervalos anuais,

principalmente nas estaes secas. A aplicao criteriosa de fertilizante de nitrognio

crucial para altos rendimentos de acar. O excesso incentiva o crescimento da

folha, em vez de armazenar acar. O amadurecimento ocorre naturalmente nos

perodos mais frios de seca. Caso contrrio, este amadurecimento acelerado atravs

de tcnicas de reteno de nitrognio, irrigao e aplicao de um maturador qumico.

Metade de toda a cana de acar colhida manualmente. Antes do corte, os

campos de cana-de-acar podem ser queimados para eliminar as folhas, que tm

bordas afiadas, para espantar cobras, e evitar que sementes de ervas daninhas sejam

devolvidas ao solo. Os talos e razes da cana-de-acar so deixados ilesos. A

queima da cana de acar controversa devido aos efeitos adversos sobre o solo e a

fauna, bem como o perigo de que os incndios fujam do controle, e proibida em

alguns pases.

Figura 5 Cana-de-acar


Aps a colheita, a cana-de-acar transportada em caminhes, bi-caminhes

e ou at mesmo caminhes de mais de duas balsas at a usina onde ser

processada.

Colheitadeiras que arrancam as folhas e as depositam sobre o campo

apresentam uma alternativa queima. Esta cobertura de palha reduz o impacto da

chuva e ajuda a evitar a eroso do solo. A cana de acar geralmente cultivada em

22

terrenos com declive ou em solos frgeis. Tempestades tropicais causam muita eroso

do solo. A perda da camada superficial do solo reduz a fertilidade e produtividade,

dificulta as operaes onde se abriram sulcos, e o solo erodido bloqueia cursos

d'gua. Os escoamentos associados de pesticidas e nutrientes podem tambm reduzir

a biodiversidade e provocam eutrofizao (excesso de nutrientes que provocam

aumento excessivo de algas) em lagos e rios.

Por se tratar de uma cultura densa e espessa, a cana promove uma

conservao eficaz do solo. A palha de cana, que contribui para a melhoria da

quantidade de matria orgnica no solo, mesmo depois de colhida, protege o solo da

eroso. Outro benefcio da palha de cana no campo a reduo de energia luminosa

sobre o solo, reduzindo-se assim o processo de fotossntese e a germinao de

algumas plantas daninhas presentes no banco de sementes do solo.

Contudo existem alguns impactos que interferem negativamente no ambiente

tais como:

- a reduo da biodiversidade, causada pelo desmatamento e pela implantao de

monocultura;

- contaminao das guas superficiais e subterrneas e tambm do solo, por meio de

prtica excessiva de adubao qumica, corretivos minerais e aplicao de herbicidas

e defensivos agrcolas;

- compactao do solo, pelo trfego de mquinas pesadas durante o plantio, tratos

culturais e colheita;

- assoreamento de corpos dgua devido eroso do solo em reas de reforma;

- emisso de fuligem e gases de efeito estufa na queima ao ar livre de palha durante o

perodo da colheita;

- danos a flora e a fauna, causados por incndios descontrolados;

- consumo intenso de leo diesel nas etapas de plantio, colheita e transporte.

Nas usinas de processamento a cana-de-acar pode ser utilizada para a

fabricao de acar ou de lcool.

Na produo de acar ocorrem as etapas de evaporao (concentrao),

cozimento, centrifugao e secagem. Do processo gerado o mel pobre ou de

primeira, esse ltimo ainda contm acar e deve retornar para etapa de cozimento e

posterior centrifugao visando assim maximizar a produo de acar. Com os

avanos na produo de lcool, comum a prtica de extrao do acar de segunda

e o direcionamento do mel pobre para a produo de lcool, na etapa de fermentao,

juntamente com uma parte do xarope produzido na evaporao.

J na produo especfica de lcool so adicionadas leveduras ao caldo misto,

proveniente da extrao do mel residual ou do xarope, gerados na fabricao do

23

acar. Esta mistura, conhecida como mosto, armazenada em dornas, para fins de

fermentao. Nesta etapa o processo enzimtico produz gs carbnico, calor e vinho.

Em seguida ocorre a destilao que a separao dos diferentes constituintes do

vinho, objetivando a recuperao do etanol presente na soluo. Desta destilao

realizada em colunas, obtm-se a produo do lcool anidro ou hidratado, gerando,

como resduos, vinhaa que tambm conhecida como vinhoto ou garapo (resduo

pastoso e malcheiroso que sobra aps a destilao fracionada do caldo de cana-de-

acar).

No ano de 2010 a produo brasileira de lcool anidro foi de 8.037X10m e a

de lcool hidratado alcanou 19.926X10m (BEN, 2011).

Aps a produo de acar e lcool os resduos de bagao de cana podem ser

utilizados para gerao de energia trmica e eltrica.

No Brasil a produo total de bagao de cana no ano de 2010 foi de

160.333.000 toneladas, sendo 12.752.000 toneladas (7,9%) aplicadas em

transformao (gerao de energia eltrica) e 61.843.000 toneladas (38,6%) no setor

energtico (energia consumida nos centros de transformao e/ou processos de

extrao e transporte interno). A parte da produo destinada a gerao de energia

eltrica corresponde a 2,72 milhes de tep e 31,59 TWh.

Com relao a energia trmica, a gerao de vapor realizada em caldeiras

aquatubulares, que utilizam o bagao de cana como combustvel. O vapor gerado

aciona turbinas e moendas, supre a demanda trmica do processo industrial e gera

energia eltrica, estabelecendo assim o ciclo de co-gerao. A energia eltrica

gerada atravs da injeo de parte do vapor produzido em turbinas especficas e pode

ser utilizada para auto-suficincia ou abastecimento parcial de energia eltrica do

complexo industrial. Em caso de produo excedente de energia eltrica, a mesma

pode ser comercializada para o sistema pblico e disponibilizada ao Sistema

Interligado Nacional (SIN).

A cultura de cana-de-acar apresenta dois impactos sociais marcantes:

condies de mo-de-obra e a concentrao de terras.

Grande parte da mo-de-obra utilizada no plantio de cana-de-acar

contratada via intermedirios, popularmente conhecidos como gatos que buscam

trabalhadores principalmente no nordeste. Estes trabalhadores so levados a

alojamentos localizados na periferia de pequenas cidades prximas a plantao com

precrias condies de higiene e salubridade. Outros trabalhadores desta cultura so

antigos lavradores de pequenas propriedades que migram para as cidades e se

deparam com a falta de oferta de trabalho, acabando assim se sujeitando a servios

espordicos nos novos canaviais.

24

O transporte dirio dos trabalhadores dos alojamentos at os canaviais e vice-

versa realizado por meio de nibus ou at mesmo caminhes antigos e inseguros.

Em resumo, fato que freqentemente os trabalhadores rurais da cultura de

cana-de-acar so submetidos a condies desumanas.

J no que se refere a concentrao de terras, verifica-se que, em determinadas

regies do pas, ocorre a eliminao de pastagens e da pecuria bovina em virtude da

implantao de novos canaviais. Este fato aumenta a concentrao de terras sob

domnio de grupos restritos e causa a diminuio do nmero das pequenas

propriedades agrcolas.

A relao dos empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso

da biomassa de bagao de cana-de-acar encontra-se na Tabela B.1 do APNDICE

B.

3.2.2 Arroz

O arroz uma gramnea anual que tipicamente cresce at 1 1,8 metros de

altura. A principal espcie de arroz cultivada a oryza sativa, uma das 23 espcies do

gnero. As plantas desde gnero so tolerantes a condies desrticas, quentes,

midas, alagadas, secas e frias, e crescem em solos salinos, alcalinos e cidos.

A palha de arroz (0,38 tonelada para cada tonelada de arroz colhido) definida

como o resduo que permanece no campo aps a etapa de colheita. J a casca de

arroz (22% do peso total do arroz com casca) o resduo gerado aps o

processamento industrial do arroz bruto, ilustrada na Figura 6.

O poder calorfico inferior da palha e da casca so, respectivamente de 3821

Kcal/Kg e 3200 Kcal/Kg.

A cultura do arroz muito exigente em relao a umidade do solo, contudo

pode ser desenvolvida sob diversas condies climticas. Para que a plantao seja

bem sucedida dois fatores so de suma importncia: gua em abundncia para que

seja mantida a temperatura ambiente dentro da faixa adequada e, nos sistemas

tradicionais, mo-de-obra intensiva.

Em torno de 15% das cascas de arroz residuais do processo industrial so

utilizadas na fase de secagem do prprio processo, sendo que os outros 85%, assim

como os resduos de palha de arroz gerados no plantio, no possuem outro tipo de

reaproveitamento.

25

A casca de arroz possui baixa densidade e grande volume, caractersticas que

dificultam e aumentam o custo de seu transporte. Este fato implica diretamente na

destinao adequada destes resduos.

Figura 6 Casca de arroz


No que se refere ao processo produtivo, devido a grande quantidade de gua

necessria para a irrigao, a produo de arroz pode causar impactos ambientais aos

recursos hdricos das proximidades da plantao. Uma alternativa para evitar este tipo

de problema a captao de gua das chuvas para a irrigao, visando preservar os

recursos hdricos citados.

No que tange a gerao de resduos provenientes da produo de arroz, pode-

se listar os seguintes: casca, p, cinza, quirela e farelo, palha, impurezas e outros.

Dentre os citados destaca-se a casca e a palha que podem ser utilizados na gerao

de energia eltrica.

A casca de arroz representa 22% do peso do gro. Este resduo classificado

como resduo slido conforme definio da NBR 10004 e de classe II (resduos no

perigosos e no inertes), segundo a resoluo nmero 23 do CONAMA, sendo assim

a casca de arroz, apesar de no ser considerado um resduo perigoso, necessita de

um tratamento apropriado para que no resulte em impactos negativos para o meio

ambiente.

A destinao inadequada da casca de arroz pode gerar grandes passivos

ambientais. Grande parte dos descartes inadequados se deve logstica de transporte

da casca de arroz que, por possuir baixa densidade, gera grande volume e acarreta na

elevao da dificuldade e dos custos de transporte.

Como exemplo de destinao inadequada pode-se citar o depsito das cascas

de arroz diretamente no solo, em terrenos a cu aberto, pois com esse tipo de

26

descarte a casca leva aproximadamente cinco anos para se decompor e exala um

elevado volume de metano (CH4) que um gs causador do efeito estufa. Outra forma

de descarte comum o lanamento da casca de arroz em rios, ocasionando passivos

ambientais s unidades beneficiadoras de arroz, gerando multas dos respectivos

rgos fiscalizadores e altos gastos com o tratamento do ambiente degradado.

Outra utilizao da casca de arroz servir como adubo nas lavouras de arroz,

contudo, com este uso, a mesma tambm se decompe e gera gs metano, sendo

inclusive no muito vantajoso para o produtor, j que no possui muitos nutrientes. A

utilizao da casca de arroz como fonte energtica a que causa menor impacto ao

meio ambiente, tendo em vista que, desta forma, h uma reduo da emisso de gs

metano para a atmosfera e a reduo do uso de energia gerada por fontes no

renovveis.

O Brasil o nono maior produtor mundial de arroz e na safra 2009/2010 colheu

11,26 milhes de toneladas (MAPA, 2012). Sabe-se que a casca de arroz corresponde

a 22% do peso do gro gerando 2,48 milhes de toneladas deste resduo. Estima-se

que 15% do total de casca de arroz sejam destinados a secagem do arroz e mais 15%

no possam ser aproveitados por ter sua origem em pequenas indstrias dispersas, o

que inviabiliza sua utilizao. Com isso projeta-se uma quantidade de 1,74 milhes de

toneladas de casca de arroz que possam ser reutilizveis. A partir do poder calorfico

de 3200 Kcal/Kg este nmero equivale a 0,55 milhes de tep e 6,46 TWh.

Para cada tonelada de arroz colhido so geradas 0,38 toneladas de palha de

arroz. Considerando-se a produo da safra 2009/2010 tem-se uma produo de 4,3

milhes de toneladas deste resduo. Para o poder calorfico de 3821 Kcal/Kg tem-se o

equivalente a 1,6 milhes de tep e 19,01 TWh.


biomassa de casca de arroz.

Usina Potncia


Itaqui 4.200 100% para Camil Alimentos S/A Itaqui RS

Urbano So

Gabriel 2.200

100% para Urbano Agroindustrial

Ltda. So Gabriel RS

GEEA

Alegrete 5.000

100% para Geradora de Energia

Eltrica Alegrete Ltda. Alegrete RS

So Borja 12.500 100% para So Borja Bioenergtica

S/A So Borja RS

27

Usina Potncia


Rical 2.288 100% para Sociedade Assistencial

Bandeirantes. Vilhena RO

Camil

Alimentos

Camaqu

4.000 100% para Camil Alimentos S.A. Itaqui RS

Urbano

Sinop 1.200

100% para Urbano Agroindustrial

Ltda. Sinop MT

Kiarroz 1.200 100% para Indstria e Comrcio de

Arroz Fumacense Ltda.

Morro da

Fumaa - SC



3.2.3 - Capim elefante

O capim elefante uma gramnea perene com altura entre trs e cinco metros.

Foi trazida da frica para servir de pastagem e utilizada principalmente na criao de

gado de corte e leiteiro. Suas principais caractersticas so: possui crescimento rpido,

tolera solos pobres de nutrientes e gera uma quantidade maior de biomassa por rea.

Seu poder calorfico inferior de 3441 Kcal/Kg (25% de gua).

O capim-elefante pode ser colhido seis meses aps o seu plantio e permite de

dois a quatro colheitas por ano, o que possibilita fornecimento de biomassa durante

todo o ano. O potencial energtico do capim-elefante pode ser descrito com a relao

de 45 toneladas/ha/ano de biomassa seca (MAZZARELLA, IPT) que podem virar

energia. Alm disso, a cultura do capim-elefante altamente eficiente na fixao de

CO2 atmosfrico durante o processo de fotossntese para a produo da biomassa

vegetal, contribuindo para a reduo do efeito estufa.

A transformao do capim-elefante em energia consiste em sua colheita

mecanizada e posterior secagem. Em uma prxima etapa, o mesmo segue atravs de

uma esteira para uma mquina onde as folhas so picadas em pequenos pedaos e

onde retirado o restante da umidade. Em seguida, estes pedaos so depositados

em uma caldeira em que sero queimados e transformados em energia trmica.

O transporte do capim-elefante ainda um dos pontos negativos de sua

utilizao como biomassa, pois sem passar pelo processo de secagem, o mesmo no

28

pode ser amontoado, pois corre risco de apodrecer e, aps o processo de secagem, o

volume do capim-elefante seco grande.

Alm do uso como fonte de energia eltrica, o capim-elefante pode ser

transformado em carvo vegetal atravs do processo de pirlise e tambm pode ser

utilizado na produo de lcool atravs do processo de gaseificao e hidrlise da

biomassa.

O interesse energtico do uso desta gramnea como biomassa recente,

sendo verificado nos ltimos 10 anos. Por este motivo este uso ainda est sendo

pesquisado e desenvolvido, passando por fases de avaliao da produo,

produtividade e viabilidade econmica.

Uma das vantagens do uso do capim-elefante a maior produtividade de

massa seca, em mdia 45 toneladas/ha/ano. Para o poder calorfico desta biomassa e

supondo uma rea plantada de 4500ha, para fins ilustrativos, tem-se uma produo

anual de 202500 toneladas que equivalem a 69,7 mil tep e 0,81 TWh.


biomassa de capim elefante.

Usina Potncia


Syku I 30.000 100% para Syku Gerao de

Energia Ltda.

So Desidrio

BA

Flrida Clean

Power do

Amap

1.700 100% para Flrida Clean Power do

Amap Ltda. Macap - AP



3.2.4 Milho

O milho uma gramnea anual originria da Amrica Central. Possui

tipicamente de dois a trs metros de altura e no possui sabugo no topo da haste. O

milho possui flores masculinas e femininas separadas, em que as flores masculinas

emergem como a franja no topo da haste depois que todas as folhas se formaram. J

as flores femininas se encontram na base das folhas, no meio da haste. Aps a

polinizao, o grupo de flores femininas forma as espigas.

29

Como impactos ambientais do cultivo do milho podem ser citados o uso

intensivo de agroqumicos causando o surgimento de resistncia em ervas daninhas,

assim como de pragas e doenas, uso excessivo de gua para irrigao, eroso do

solo e degradao do mesmo, contaminao da gua por escoamento e lixiviao de

agroqumicos, perda de habitats e efeitos sobre a biodiversidade e a disseminao de

plen de lavouras geneticamente modificadas.

No processo de colheita do milho a utilizao de mquinas fundamental e

aplicado praticamente totalidade da produo. O milho colhido e a prpria mquina

faz o beneficiamento do gro, retirando o caule, folhas, palha e sabugo, tendo como

resultado o gro de milho limpo. Os gros so depositados na prpria mquina e os

resduos so despejados na lavoura, pela parte de trs da mquina. Essa uma

grande desvantagem, pois todos os resduos do milho, chamados de palhada, ficam

distribudos por toda a rea plantada, dispersos no ambiente. Este fato ocorre em toda

produo a granel de milho no Brasil, o que praticamente inviabiliza a utilizao da

palhada na gerao de energia eltrica devido aos altos custos para juntar e

transportar estes resduos. O poder calorfico da palhada de milho de 4227 Kcal/Kg.

Uma exceo a este fato a produo de milho em espiga, destinada a

indstrias de processamento de milho verde. Neste cenrio, a mquina utilizada na

colheita beneficia somente a espiga do milho fechada, com palha e sabugo,

descartando na lavoura o caule, talos e folhas. A retirada da palha e do sabugo

realizada na fbrica que produz o milho em conserva (enlatado) e, sendo assim, estes

dois resduos podem ser utilizados como biomassa em uma central termeltrica da

prpria fbrica.

Apesar das indstrias de processamento de milho verde existentes, atualmente

no existem empreendimentos cadastrados na ANEEL que utilizem os resduos da

produo de milho como biomassa para a produo de energia eltrica. Como

alternativa para transformar os resduos de milho de biomassa descartada para

biomassa energtica, alguns pases da Europa j utilizam um tipo especfico de

colheitadeiras que beneficiam o gro e descartam os resduos em montes, carreiras ou

os armazenam temporariamente em depsitos localizados na prpria mquina. Esta

metodologia poderia ser estudada e aplicada s plantaes nacionais de forma a

aproveitar o grande volume de resduos gerados para a gerao de energia eltrica.

Na safra 2009/2010 foram produzidas no Brasil 53,2 milhes de toneladas de

milho (MAPA, 2012). Para cada tonelada de milho produzida so geradas

aproximadamente 2,3 toneladas de palhada de milho (15% de umidade). A partir

dessa relao estima-se a produo de 122,36 milhes de toneladas de palhada. Com

um fator de aproveitamento de 40% tem-se 48,94 milhes de toneladas de resduos.

30

Associando-se esta quantidade ao poder calorfico desta biomassa tem-se a

equivalncia de 20,69 milhes de tep e 240,61 TWh que poderiam ser aproveitados.

3.2.5 Soja

A soja um gro rico em protenas e pertence a famlia fabaceae (leguminosa),

assim como o feijo, a lentilha e a ervilha. O poder calorfico da palha de soja de

3487 Kcal/Kg.

Na produo de soja as exigncias trmicas e hdricas so altas, destacando-

se as fases mais crticas que so a florao e a do enchimento dos gros. Apesar

destes fatos, a soja suporta bem a escassez de gua na fase vegetativa e, no estgio

de maturao e colheita, tolera excesso de umidade.

Tabela 12 Informaes tcnicas da cultura de soja.

Item Dado

Ciclo 105 a 135 dias

Teor de leo no gro 20%

Teor de farelo 72% a 79%

Produtividade mdia (gro) 2800 Kg/ha

Rendimento em leo 560 Kg/ha

Fonte: MAPA e SPAE, 2010

O processamento dos gros de soja no gera resduo e, sendo assim, todos os

resduos da cultura de soja so provenientes do processo de colheita, ou seja, os

gros so colhidos e a palha (folhas, caule, talos e cascas) retirada e descartada na

lavoura. Assim como na cultura do milho, esta caracterstica torna sua utilizao muito

custosa devido aos gastos com o recolhimento, compactao e transporte dos

resduos. Ainda em comparao com a cultura do milho, o aproveitamento dos

resduos do plantio de soja ainda possui outra desvantagem, j que apresentam

efeitos positivos no solo da lavoura.

Apesar do pouco aproveitamento dos resduos de soja na gerao de energia

eltrica no Brasil, a soja j bastante aproveitada como fonte de energia na forma de

biocombustvel atravs dos processos de transesterificao e craqueamento. Em

comparao com outras culturas tambm utilizadas como matria prima para a

gerao de biocombustveis a soja possui uma baixa porcentagem de leo, entretanto

31

suas vantagens so possibilitar a produo em escala e maior qualidade do leo

extrado.

No Brasil os gros da soja so utilizados para muitos fins, contudo, a maior

importncia ainda para a produo de grandes volumes de farelo para raes de

animais e de leo para alimentao humana. Grande parte da soja produzida no pas

se destina a atender o mercado externo.

A soja apresentou um crescimento bastante expressivo no Brasil na segunda

metade do sculo XX, entretanto este crescimento transcorreu com a modernizao

do processo produtivo, mas mantendo-se a estrutura agrria vigente, ou seja, os

latifndios e a produo patronal. Devido a este fato, tal expanso excluiu produtores

familiares, concentrou a posse das terras e aumentou o tamanho das propriedades

agrcolas.

Com a supresso da cultura de subsistncia, a populao rural foi em busca de

vagas assalariadas tanto no campo como na cidade e, como tal busca nem sempre

era bem sucedida, houve conseqncias tpicas como gerao de conflitos, aumento

da violncia e crescimento urbano de maneira descontrolada, gerando desemprego,

subemprego e misria nas cidades.

Outro fator marcante na transformao da cultura de soja foi a desvalorizao

do conhecimento do produtor rural em virtude dos avanos tcnico-cientficos que

mecanizou e aumentou a produo.

A soja uma monocultura e como tal foi viabilizada atravs das pesquisas e

avanos nas reas de qumica, gentica e mecnica. Contudo, tais tecnologias

advindas destes avanos provocam diversos impactos ambientais como, por exemplo:

compactao e impermeabilizao dos solos pelo uso intensivo de mquinas

agrcolas, eroso, contaminao por agrotxico nas guas, alimentos e animais,

impactos negativos provenientes da retirada da vegetao nativa de reas contnuas

extensas, assoreamento de rios e reservatrios, aparecimento de novas pragas e/ou

aumento das j conhecidas e risco sobrevivncia de espcies vegetais e animais

com a perda de habitat natural devido a expanso agrcola.

Como outros tipos de cultura, o plantio de soja tambm pode causar diminuio

dos recursos hdricos devido a gua necessria para irrigao.

Existem algumas prticas utilizadas visando minimizar os danos causados pela

sojicultura no ambiente, tais como: utilizao de um sistema de plantio adequado,

prtica da rotao de culturas e mtodos de irrigao adequados visando a

minimizao do desperdcio de gua.

Pelos mesmos motivos apresentados no texto referente a cultura do milho,

atualmente no existem empreendimentos cadastrados na ANEEL que utilizam os

32

resduos da produo de soja como biomassa para a produo de energia eltrica.

Ainda um potencial a ser estudado e, caso haja viabilidade tcnica e econmica,

explorado.

Na safra 2009/2010 foram produzidas no Brasil 68,7 milhes de toneladas de

soja (CONAB, 2012). Para cada tonelada de soja produzida so geradas

aproximadamente 2,5 toneladas de palha de soja (15% de umidade), a partir dessa

relao estima-se a produo de 171,75 milhes de toneladas de palha. Com um fator

de aproveitamento de 40% tem-se 68,70 milhes de toneladas de resduos.

Associando esta quantidade ao poder calorfico desta biomassa tem-se a equivalncia

de 23,96 milhes de tep e 278,61 TWh que poderiam ser aproveitados.

3.3 - Biomassa oriunda de rejeitos urbanos e industriais

A biomassa contida em resduos slidos e lquidos urbanos tm origens

diversas, e se encontra no lixo e no esgoto. O lixo urbano uma mistura heterognea

de metais, plsticos, vidro, resduos celulsicos e vegetais, e matria orgnica. As

rotas tecnolgicas de seu aproveitamento energtico so: a combusto direta, a

gaseificao, pela via termoqumica, aps a separao dos materiais reciclveis, e a

digesto anaerbica, na produo de biogs, pela via biolgica. O esgoto urbano

possui matria orgnica residual diluda, cujo tratamento uma imposio sanitria,

que atravs da rota tecnolgica de digesto anaerbica encontra aplicao energtica.

Tambm se enquadram nesta categoria os subprodutos das atividades

agroindustriais e da produo animal: uma expressiva quantidade de subprodutos

resultantes das atividades agroindustriais e da produo animal tratada como

resduo, porm possui potencial energtico importante, que varia segundo a rota

tecnolgica empregada, que pode variar desde a transformao termoqumica, com

combusto direta, pirlise ou gaseificao, passando pelas transformaes biolgicas

e fsico-qumicas, incluindo a digesto anaerbica.

3.3.1 - Rejeitos urbanos slidos e lquidos

Os rejeitos urbanos lquidos consistem nos efluentes lquidos de origem

domstica e residencial. J os rejeitos slidos podem ser definidos como uma mistura

heterognea de materiais descartados pelos setores comerciais e residenciais, tais

como: plsticos, metais, vidros, madeiras, papis e matria orgnica, cuja combinao

vulgarmente chamada de lixo.

33

Os efluentes lquidos so descartados nas redes de esgoto e de l seguem

para as estaes de tratamento. Aps o tratamento nestas estaes, uma massa

orgnica produzida, vulgarmente chamada de lodo. O lodo proveniente de estaes

de tratamento de esgoto est sendo alvo de estudos e pesquisas, visando seu

aproveitamento na gerao de energia eltrica atravs da rota tecnolgica de digesto

anaerbica.

O despejo dos efluentes lquidos sem tratamento diretamente no mar, em rios,

em crregos e em lagoas, causa a poluio destes recursos naturais.

Com relao aos rejeitos slidos urbanos existem trs rotas tecnolgicas mais

aceitveis pra o processamento desta biomassa, a biodigesto anaerbica a que

apresenta mais vantagens, pois alm de um processo com maior rendimento

energtico, possui considervel capacidade de despoluir, permite valorizar um produto

energtico (biogs) e ainda obter um fertilizante, cuja disponibilidade contribui com a

rpida amortizao dos custos da tecnologia instalada.

O biodigestor uma estrutura projetada e construda de modo a produzir a

situao mais favorvel possvel para que a degradao da biomassa seja realizada

sem contado com o ar. Este fato proporciona condies ideais para que certos tipos

especializados de bactrias, altamente vorazes em se tratando de materiais orgnicos,

passem a predominar no meio e, com isso, provocar a degradao de forma acelerada

(Itaipu Binacional / FAO, 2009).

O biogs gerado a partir dos rejeitos slidos possui a seguinte composio:

metano (CH4): 60% a 70%, gs Carbnico (CO2): 30% a 40% e traos de nitrognio

(N2), hidrognio (H2) e gs sulfdrico (H2S).

Figura 7 Fases da produo de biogs.

Fonte: Bley Jr., 2008

34

O poder calorfico do biogs est diretamente relacionado com a quantidade de

metano existente na mistura gasosa e varia de 5000 a 7000 Kcal/m. Se submetido a

processo de purificao, pode gerar um valor de at 12000 Kcal/m. O metano um

gs incolor e altamente combustvel, no produz fuligem e seu ndice de poluio

atmosfrico inferior ao do butano, presente no gs de cozinha.

Tabela 13 Equivalncia entre o biogs e outros combustveis.

Combustvel Equivalente a 1 m de biogs

Gasolina 0,613 litros

leo Diesel 0,553 litros

GLP 0,454 Kg

Lenha 1,536 Kg

lcool Hidratado 0,790 litros

Eletricidade 1,428 kWh

Fonte: Ministrio de Minas e Energia: Empresa de Pesquisas Energticas - Plano

Nacional de Energia 2030 - Braslia: MME:EPE, 2007

No Brasil, o lixo comumente coletado por empresas contratadas para prestar

tal servio e transportado para grandes reas abertas onde despejado, reas estas

conhecidas como lixes. Em determinados intervalos de tempo estes resduos so

revolvidos e cobertos por camadas de terra. Contudo, na grande maioria das vezes,

estas reas recebem o lixo descartado por residncias e comrcios sem quaisquer

tipos de pr-seleo destes materiais. Estes rejeitos, quando acumulados em rea

aberto durante algum tempo, se tornam um grave problema ambiental, trazendo mau

cheiro, doenas e dando origem a um liquido altamente txico, o chorume.

O chorume um lquido poluente de cor escura e com forte odor desagradvel,

originado de processos biolgicos, qumicos e fsicos da decomposi

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Uso Da Biomassa Como Alternativa Energética