Biomassa

Bioenergia

O mercado da bioenergia está crecendo rápido em todo o mundo. Bioenergia é a energia gerada apartir de material vegetal (biomassa). Podemos pensar então em:

biomass arborícola; 

sobra de madeira da indústria (serragem por exemplo); 

vegetais e frutas; 

resíduos agrículas, como o bagaço da cana; 

certos tipos de esgotos industriais e residenciais;

Lixo de natureza biológica. 


A Biomassa pode ser transformada em energia através de combustão, gaseificação, fermentação, ou produção de substâncias líquidas.


Energia durável e renovável

A energia advinda da biomass é considerada durável a partir do momento que em que pode-se através do manejo correto garantir seu ciclo, por exemplo garantindo o reflorestamento ou replantio. E é renovável no sentido de que toda a energia obtida da biomassa veio de processos biológicos que aproveitaram a energia solar, essa energia se não aproveitada pelos humanos acaba retornando ao ambiente através da digestão e da putrefação das plantas.

 

A Importância da bioenergia

Garantir a disponibilidade de energia nos próximos séculos

A bioenergia pode contribuir para a redução do CO2 na atmosfera e consequentemente a redução do efeito estufa.

O lixo que é inevitável, pode se tornar útil;

Do ponto de vista econômico, a bioenergia se revela mais interessante do que outra fontes renováveis de energia;

A bioenergia pode se tornar prática muito rapidamente por poder gerar combustíveis tanto sólidos quanto líquidos, e por poder usar parte da tecnologia criada para os combustíveis fósseis;

Redução da importação de energia já que a biomassa geralmente é local. 


Técnicas de conversão

Dependendo da tácnica de conversão, a bionergia pode ser transformada nos seguintes produtos: eletricidade, calor e combustíveis. As técnicas são as seguintes:

Combustão

Gaseificação 

Fermentação 

Produção de substâncias líquidas

 

O emprego da biomassa e do lixo para gerar energia está passando por várias modificações. Atualmente está focada principalmente no aproveitamento de sobras de produção e lixo, na tentativa de recuperar o máximo de energia possível. Pensa-se que num futuro próximo a usinas de carvão começarão a operar também com biomassa, para que gradualmente possa ir substituindo o carvão como produto principal. E mais para frente com o avanço das tecnologias usinas de biomassa com alto rendimento e geração de energia e gas, deixarão de ser um sonho.



Combustão


Combustão da biomassa libera calor que pode gerar eletricidade. Então podemos ter:

Coprodução de de eletricidade através de combustão de biomassa em usinas de carvão; 

Combustão de restos de madeira para geração simultânea de de eletricidade e calor, ambos aproveitáveis nas indústrias de madeira; 


Combustão é a técnica mais desenvolvida, a biomassa já é co-consumida em muitas usinas de carvão no EUA, onde as usinas de calor tamém estão partindo para a biomassa.



Gaseificação


Gaseificação é a conversão de biomassa em combustível gasoso. Os principais produtos são hidrogênio e monóxido de carbono. São usados tanto na geração de energia quanto na indústria química. A maioria das técnicas ainda está em estágio de desenvolvimento.

 

Fermentação


Fermentação é a desintegração da biomassa po uma bactéria anaeróbica para formar uma mistura de metano e dióxido de carbono. Esse biogás é usado para a geração de eletricidade A fermentação é muito útil em indústrias, elas aplicam esse processo no seu lixo e esgoto para purifica-lo. Pode se conseguir que esse gás atinja a qualidade do gás natural, podendo então ser usado numa infinidade de outras coisas.



Produção de substâncias líquidas


Há muitas maneiras de produzir substâncias líquidas a partir de matéria vegetal.

Conversão Biológica: Açucares de cana e de beterraba são convertidos em etanol pela ação de bactérias;

Extração: pressionando sementes, pode se obter produtos com muita energia, como o biodiesel;

Conversão térmica: O material vegetal é decomposto na alsencia de oxigênio e cdom temperatura elevada. Dependendo das condições do processo, uma mistura de combustíveis líquidos e gasosos são produzidos.

 

Biomassa Sólida

Na recolha e transporte da biomassa são utilizadas diversas tecnologias mecanizadas dependendo da idade das árvores (2,5 ou 10 anos) ou do tamanho dos resíduos. 

O seu armazenamento pode ser feito em pilhas curtas, pilhas longas, paletes, postes, montes de estilhas ou serrilha.

 

A tecnologia de estilhagem da madeira proporciona redução de custos tanto na recolha como no transporte.

As tecnologias de aproveitamento do potencial da biomassa solida passam essencialmente pela queima em centrais térmicas com tecnologias como: de grelha fixa, móvel ou inclinada e de leito fluidizado (Liquefacção), ou centrais de cogeração para a produção de energia eléctrica e de água quente, ou ainda a queima directa (Combustão) em lareiras (lenha) para a produção directa de calor.

Combustão ou queima directa: Transformação da energia química do combustível em calor por meio das reacções dos elementos constituintes dos combustíveis com oxigénio (o ar ou o oxigénio são fornecidos além da quantidade estequiométrica).

Liquefacção: Processo de produção de combustíveis líquidos por meio da reacção da biomassa triturada em um meio líquido com monóxido de carbono em presença de um catalisador alcalino. (P=150-250 atm, T=300-350 oC , t=10-30 min ; obtém-se um líquido viscoso que pode ser utilizado como combustível em fornos).

Biocombustíveis gasosos: biogás

Para o aproveitamento do biogás, dependendo da sua fonte (suiniculturas, RSU, lamas) são aplicadas diversas tecnologias de aproveitamento deste potencial energético, finalizando quase todos na queima do biogás para obtenção de calor ou para transformação em energia eléctrica.

Digestão Anaeróbia-biogás: Conversão anaeróbia de compostos orgânicos pela acção de microorganismos. Para a produção de biogás ( metano e gás carbónico ) serve-se de microorganismos acidogênicos e etanogênicos. 

Biocombustíveis líquidos:

 

-biodiesel
transesterificação: é um processo químico que consiste na separação da glicerina dos óleos vegetais para a obtenção do biodiesel (éster metílico). O processo inicia-se juntando o óleo vegetal (éster de glicerina) com álcool metílico (ou metanol) e ainda um catalisador (Sódio ou Hidróxido de Potássio) para acelerar o processo. Após a reacção obtém-se a glicerina (sub-produto muito utilizado na industria farmacêutica, cosmética e alimentar) e o éster metílico ou Biodiesel.

-etanol
fermentação: Conversão anaeróbia de compostos orgânicos pela acção de microorganismos, em grande parte dos casos, da levedura Saccharonyos cereviscae. No caso da fermentação alcoólica o substrato orgânico é a sacarose e os produtos são fundamentalmente o etanol e o gás carbónico.

-metanol
gaseificação: Aquecimento da biomassa em presença de oxidante (ar ou O2) em quantidades menores do que a estequiométrica, obtendo-se um gás combustível composto de CO, H2 ,CH4 e outros. Deste gás, utilizando-se catalisadores, pode-se obter o metanol.

Nos biocombustíveis líquidos as tecnologias para conversão em energia final são essencialmente as convencionais da industria automóveis: motores de ciclo de Otto ou diesel onde é queimado directamente o biocombustível.

 

 

Biomassa Sólida

A floresta cobre cerca de 38% do território Português, estando distribuída essencialmente por:

 

Tipo de floresta

Área [milhares de ha]

Pinhal e resinosas 1136,3 Montados 1196,4 Soutos e Carvalhais 174,9 Eucalipto 695,1 Total 3306,1

 

No entanto estes números não revelam o panorama actual do aproveitamento do potencial da biomassa florestal, que se traduz pelo quase "abandono" da floresta, sendo difícil quantificar o verdadeiro potencial energético deste recurso.

Outros entraves como a falta de equipamentos para sistemas de recolha apropriado, falta de uma estrutura do sector, falta de tratamento fiscal adequado (a biomassa, por ex., a lenha está sujeita a uma taxa de I.V.A. de 19%, ao contrário de outras fontes: gás natural 5%), receio dos proprietários e industriais da indústria da madeira, uma grande agressividade de sectores concorrentes como o do gás, têm originado uma estagnação do aproveitamento deste potencial.

Actualmente o potencial quantificável passa sobretudo pela biomassa florestal não havendo números para o sector agrícola, onde os resíduos da vinha, indústria do vinho, podas de olivais e árvores de frutos, do bagaço da azeitona, etc., poderão ter um interesse exploratório considerável.

Os quadros seguintes sintetizam quantidades indicativas de biomassa florestal de acordo com a proveniência, distinguindo a produção de biomassa florestal e a efectiva disponibilidade deste recurso energético, valores estes obtidos com base na informação disponível, cujos valores reais se pensa são algo superiores.

Produção de biomassa florestal:

 

Tipo de Resíduo

Quantidade

[milhões de ton/ano]

Matos (incultos)
4,0 Matos (sob-coberto) 1,0 Produção de Lenhas 0,5 Ramos e Bicadas 1,0 Total 6,5 

Potencial disponível de biomassa florestal:

Tipo de floresta

Quantidade

[milhões de ton/ano]

Matos 0,6 Biomassa proveniente de áreas ardidas 0,4 Ramos e Bicadas 1,0 Indústria Transformadora da Madeira 0,2 Total 2,2

 

Já foram desenvolvidos alguns projectos nesta área, ente os quais o único exemplo de produção de energia eléctrica a partir da biomassa sólida é a Central Térmica de Mortágua (ver Projectos). 
Biocombustíveis gasosos: biogás

Actualmente existe em Portugal cerca de uma centena de sistemas de produção de biogás, na sua maior parte proveniente do tratamento de efluentes agro-pecuários (cerca de 85%) e destas cerca de 85% são suiniculturas.

Este aproveitamento que, para além de resolver os problemas de poluição dos efluentes, pode tornar uma exploração agro-pecuária auto-suficiente em termos energéticos. Os efluentes sólidos resultantes podem ser ainda aproveitados como adubo.

O biogás representa actualmente cerca de 3% do consumo energético nacional.

Existe no entanto um potencial muito maior por explorar, o qual está estimado em:

 

Fonte

Energia eléctrica

[GWh/ano]

Agro-pecuário 120 ETAR's 157 RSU (aterros) 383 
Existem porém alguns constrangimentos que passam essencialmente por:

- Uma fraca aceitação do processo de digestão anaeróbia, com excepção do tratamento das lamas das ETAR's.

- Pouca relevância dada à valia energética dos projectos ambientais, avaliados essencialmente pela capacidade de tratamento.

- Baixa retribuição da energia eléctrica produzida a partir da digestão anaeróbia, prejudicando assim a amortização dos investimentos.

Alterações recentes ao tarifários poderão levar a uma maior implementação de projectos de aproveitamento de biogás (ver futuro).

Biocombustíveis líquidos

No que respeita a utilização dos biocombustíveis líquidos em Portugal, apenas existem alguns projectos de utilização do Biodiesel em marcha, como o de alguns autocarros públicos em Lisboa, no entanto a percentagem de Biodiesel utilizada não vai além dos conservadores 10%.

Esta fraca produção e utilização deve-se a uma série de constrangimentos de caris não tecnológico:

- Escassez de terra disponível para a produção das culturas fonte, criando uma falta de matéria-prima, apesar de por vezes as culturas estarem condenadas a ficar na terra ou a irem para o lixo por falta de qualidade, quando o potencial energético poderia significar um lucro considerável.

- A baixa produtividade agrícola Portuguesa.

 

- Custo elevado da matéria-prima e do processamento industrial devido a baixa produtividade.

- Custo elevado na recolha e transporte da matéria-prima nos casos do aproveitamento dos resíduos florestais para a produção de etanol.

- Instabilidade dos preços.

- Acordos internacionais e europeus que limitam a produção e utilização dos subprodutos da cadeia de produção dos biocombustíveis.

- Custos elevados dos biocombustíveis, devido aos factores já enumerados, face aos combustíveis convencionais.

No entanto estão a ser tomadas medidas legislativas com vista ao cumprimento das Directivas Comunitárias sobre o Biodiesel

 

Futuro

 

Apesar da dificuldades em estimar com precisão o recurso biomassa, este poderá representar mais de 230 MWe de potência eléctrica até 2010, o que representaria cerca de 1,4 TWh/ano de energia eléctrica injectada na rede. 

A meta do Governo situa-se actualmente na atribuição de 150 MW até 2010, tendo no inicio de 2005 aumentado o tarifário tarifa para a biomassa florestal em quase 39 por cento, ao passar de 72 Euros para 100 a 105 Euros por MWh, com objectivo de contribuir para alcançar os 39% de produção eléctrica com fontes renováveis e contribuir para a limpeza das florestas e reduzir o risco e incêndios.
Biocombustíveis gasosos: biogás

A aplicação de uma série de medidas específicas para as várias fontes de biogás (Agro-pecuário, ETAR's, e RSU), como tarifa verde, incentivos para o tratamento e utilização dos resíduos sólidos como fertilizantes, poderá fazer com que esta tecnologia represente um contributo importante na área do ambiente e na área energética, sendo possível atingir uma potência de 100 MWe em termos de potência eléctrica injectável na rede.

A potência atribuída pelo Governo é de 50 MW e a tarifa aumentou no início de 2005 em cerca de 28 por cento de 72 Euros por MWh para 100 Euros por MWh. Estas medidas, aliadas à construção de novos sistemas de ETAR’s e tratamentos de RSU, integrados em estratégias ambientais e conservação dos recursos hidrólogos, poderá potenciar novos empreendimentos de aproveitamento energético do Biogás. 
Biocombustíveis líquidos

Dos vários biocombustíveis o biodiesel e o etanol poderão constituir uma alternativa aos combustíveis tradicionais. Para isto será necessária a aplicação de uma série de medidas de regulamentação da utilização, incentivos fiscais e financeiros, promoção da utilização destes biocombustíveis com misturas de combustíveis convencionais (etanol+gasolina, biodiesel+diesel), estratégia de produção da matéria prima e de futuros nichos consumidores.

No início do ano de 2005 o Governo aprovou em Conselho de Ministros a isenção de imposto sobre os produtos petrolíferos (ISP) para os biocombustíveis, como medida de desenvolver este combustível verde e reduzir a dependência de Portugal face ao petróleo.

Esta medida foi impulsionada pela directiva comunitária sobre os biocombustíveis 2003/30/CE, estabelece que cada Estado membro da União Europeia deve assegurar que, até 31 de Dezembro de 2005, toda a gasolina e gasóleo utilizados nos transportes públicos incorpore 2% de biocombustível, devendo essa percentagem atingir os 5,75% em 2010.

A isenção de ISP foi um dos principais incentivos aguardados pelos agentes económicos interessados em desenvolver a fileira dos biocombustíveis em Portugal, uma vez que têm um custo adicional de produção mais elevado do que os combustíveis fósseis que os torna menos competitivos. 

Está prevista para 2005 a entrada em laboração da primeira fábrica de biodiesel do país, num investimento de 25 milhões de euros, vai ser construída pela Iberol, Grupo Nutasa. A fábrica deverá ter uma capacidade de produção anual de cem mil toneladas de combustível e oito mil toneladas de glicerina para exportação.

 

No entanto actualmente a produção portuguesa de oleaginosas é insuficiente para a demanda prevista, devendo ser necessário recorrer, nesta primeira fase, à importação da matéria prima, o que leva a uma nova dependência exterior. Para colmatar isto deverão ser tomadas medidas estratégias para o aumento da produção deste tipo de cultivos.

 

publicado por adm às 23:34 | comentar | favorito
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