TECNOLOGIAS DE CONVERSÃO BIOMASSA

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TECNOLOGIAS DE CONVERSÃO BIOMASSA
Camilly Dreissig Stoll
Acadêmica de Engenharia Elétrica
Universidade Federal do Pampa
camillystoll.aluno@unipampa.edu.br
Alegrete, Brasil
RESUMO
	A busca por alternativas eficazes de produção e distribuição de energia se torna cada vez mais constante para o ser humano, onde os modos de consumo se intensificam a cada dia. As fontes de energia renováveis têm como principal característica a origem diretamente da natureza. Elas podem ser aproveitadas sem que se esgotem ao longo do tempo, além de surgirem de modo constante como novas tecnologias e formas de produção de eletricidade utilizando recursos naturais. A energia da biomassa, quando produzida de forma eficiente e sustentável, traz inúmeros benefícios ambientais, econômicos e sociais quando comparados aos combustíveis fósseis. Esses benefícios incluem o melhor manejo da terra. A criação de empregos, o uso de áreas agrícolas excedentes nos países industrializados, o fornecimento de vetores energéticos modernos a comunidades rurais nos países em desenvolvimento, a redução nos níveis de emissões de CO2, o controle de resíduos, a reciclagem de nutrientes, entre outros. Este artigo refere-se à biomassa, apresentando os principais processos de conversão energética e como é gerada energia elétrica da biomassa.
Palavras-chaves: Biomassa. Fontes de energia. Conversão. 
1 INTRODUÇÃO
O desenvolvimento da civilização está ligado ao consumo de energia efetuado pelo homem. Desde os primórdios, a utilização de biomassa como fonte de energia já vem sendo empregada pelo ser humano, por exemplo, quando o fogo foi descoberto, utilizava-se a queima de carvão derivado de troncos de árvores e galhos secos para o cozimento de alimentos, iluminação e proteção térmica. Mesmo sendo muito antiga, o uso da biomassa como fonte de energia nem sempre foi utilizada de maneira sustentável, pois era necessário o desmatamento.
O processo obtido através das atividades extrativistas era realizado sem nenhuma preocupação com os impactos ambientais, acreditava-se que os recursos naturais e combustíveis fósseis eram fontes inesgotáveis de energia.
Desde a metade do século XIX a evolução dos processos industriais e o desenvolvimento da sociedade acarretaram em um aumento sistemático da demanda de energia, e a comunidade mundial começou a perceber os impactos de um consumo descontrolado dos recursos naturais e combustíveis fósseis. Dessa maneira, foi relatado que a grande maioria dos insumos energéticos utilizados para a produção de energia tinha reservas finitas.
Diante desse fato, a busca por meios de produção de energia que não sejam nocivos ao meio ambiente tem se tornado cada vez mais constante, visando a conservação e a preservação do planeta. Podemos destacar, a energia solar, a energia eólica, a energia atômica e a energia proveniente das Biomassas como fontes de energia alternativas. Considerando que a Biomassa é uma fonte de energia limpa e renovável, o mercado de energia passou a considera-la como uma boa fonte alternativa para a diversificação da matriz energética mundial e importante para redução da dependência dos combustíveis fósseis.
2 BIOMASSA 
A biomassa é toda matéria orgânica de origem vegetal ou animal (renovável e não fóssil) usada com a finalidade de produzir energia. É obtida a partir da decomposição de uma variedade de recursos renováveis, como madeira, plantas, restos de alimentos, resíduos agrícolas, excrementos e até do lixo.
Tanto o petróleo quanto a biomassa são compostos orgânicos, sendo diferenciados apenas pela presença de átomos de oxigênio, nitrogênio e enxofre na composição química da biomassa. Este fator faz com que a biomassa requeira menos oxigênio do ar para entrar em combustão, gerando menos poluição, porém diminuindo o poder de geração de energia a partir dele. Além disso, o uso da biomassa como energia contribui para a redução da emissão dos gases do efeito estufa, pois a sua queima gera a emissão de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera. Entretanto, como esse composto já havia sido absorvido pelas plantas que deram origem ao combustível, o balanço de emissões é nulo ou até mesmo negativo (ROCHA et al., 2013). Ou seja, mais CO2 é absorvido durante o crescimento da planta do que é produzido após a sua combustão.
Segundo a ANEEL (2012, p.54), o aproveitamento da Biomassa pode ser feito por meio da combustão direta (com ou sem processos físicos de secagem, classificação, compressão, corte/quebra, etc.), de processos termoquímicos (gaseificação, pirólise, liquefação e transesterificação) ou de processos biológicos (digestão anaeróbia e fermentação).
2.1 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA BIOMASSA
Por ser um tipo de matéria utilizada na produção de energia renovável, com a utilização de combustão de material orgânico produzida e acumulada em ecossistemas, sendo que parte dessas energias é aplicada na própria manutenção do ecossistema que devolve ao solo o material orgânico retirado.
2.1.1 VANTAGENS
· Baixo custo de sua aquisição;
· Fonte de energia renovável;
· É pouco poluente, não emite dióxido de carbono (de acordo com o ciclo natural do carbono neutro);
· As sobras de cinzas são menos agressivas ao meio ambiente;
· Menor corrosão de equipamentos;
· Menor risco ambiental;
· Possui alta capacidade de reaproveitamento dos resíduos orgânicos;
· As emissões não contribuem para o efeito estufa.
2.1.2 DESVANTAGENS 
· Contribuição para formação de chuva ácida;
· Alto custo na aquisição de equipamentos industriais;
· Deflorestação de florestas;
· Possui menor calorífico quando comparado a outros combustíveis;
· Maior dificuldade na estocagem e no armazenamento dos resíduos.
2.2 CLASSES DE BIOMASSA
Existem três classes de biomassa: sólida, líquida e gasosa. A imagem a seguir representa alguns exemplos de biomassa utilizados na geração de energia:
Disponível em: https://energes.com.br/biomassa/10-perguntas-sobre-a-biomassa/
2.2.1 BIOMASSA SÓLIDA
A biomassa sólida tem como fonte os produtos e resíduos da agricultura (incluindo substâncias vegetais e animais), os resíduos das florestas e a fração biodegradável dos resíduos industriais e urbanos.
Grande parte da biomassa sólida tem origem em produtos a partir de madeira, que são obtidos nas operações de retirada de lenha das florestas ou de processos da indústria de madeira. 
2.2.2. BIOMASSA LÍQUIDA
A biomassa líquida é originada da fabricação de biocombustíveis, proveniente das “culturas energéticas”. São exemplos o biodiesel, obtido a partir de óleos de colza ou girassol; o etanol, produzido com a fermentação de hidratos de carbono (açúcar, amido, celulose); e o metanol, gerado pela síntese do gás natural.
2.2.3 BIOMASSA GASOSA
É encontrada nos efluentes agropecuários provenientes da agroindústria e do meio urbano. É achada também nos aterros de RSU (resíduos sólidos urbanos). Estes resíduos são resultado da degradação biológica anaeróbia da matéria orgânica, e são constituídos por uma mistura de metano e gás carbónico. Esses materiais são submetidos à combustão para a geração de energia.
2.3 FONTES DE BIOMASSA
As fontes de biomassa podem ser classificadas como: vegetais lenhosos (madeiras), vegetais não lenhosos (sacarídeos, celulósicos, amiláceos e aquáticos), resíduos orgânicos (agrícolas, industriais, urbanos) e biofluidos (óleos vegetais). 
Disponível em: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/meio-ambiente/energia-sustentavel
2.3.1 VEGETAIS NÃO LENHOSOS
Os vegetais não lenhosos são produzidos a partir de cultivos anuais e são usualmente classificados de acordo com sua principal substância de armazenamento de energia, há cinto principais grupos que se diferenciam com relação ao tecido de armazenamento, podendo ser: sacarídeos, celulósicos, amiláceos, oleaginosas e aquáticos.
Este vegetal possui maior umidade quando comparado com os vegetais lenhosos. Seu uso exige primeiramente uma conversão em outro produto energético mais adequado. A maneira mediante a qual a energia solar armazena-se na planta é muito importante para determinar o processotecnológico a ser empregado para obter e transformar a energia da biomassa. 
Vegetais não lenhosos
Disponível em: https://livros.unb.br/index.php/portal/catalog/view/95/85/368-1
2.3.1.1 SACARÍDEOS
São os vegetais que possuem como tecido de armazenamento os açucares, como sacarose. A sacarose é produzida a partir de uma molécula de glicose e uma de frutose. Esses açúcares, geralmente são utilizados para fermentação e produção de etanol.
2.3.1.2 CELULÓSICOS
São os vegetais que não possuem como tecido de reserva a sacarose, amido ou óleo, sendo utilidade energética somente sua estrutura morfológica. Em alguns casos, é necessária a hidrólise do material para que se possa utilizar os carboidratos em sua forma mais simples.
2.3.1.3 AMILÁCEOS
São os vegetais que possuem como tecido de armazenamento o amido. Os amidos são carboidratos complexos que devem ser transformados para obtenção de açúcares mais simples para fermentação.
2.3.1.4 OLEAGINOSAS
São os vegetais que possuem óleos e gorduras que podem ser extraídos através de processos adequados. Os óleos extraídos são substâncias insolúveis em água (hidrofóbicas), que na temperatura de 20°C apresentam um aspecto líquido. São formados por triglicerídeos, compostos resultantes da condensação entre um glicerol e ácidos graxos.
2.3.1.5 AQUÁTICOS
São as plantas aquáticas que possuem potencial para geração de energia. Entre elas estão o aguapé ou lírio aquático, algas e microalgas. 
2.3.2 VEGETAIS LENHOSOS
Os vegetais lenhosos são aqueles capazes de produzir madeira como tecido de suporte. Essa produção de madeira do ponto de vista energético, faz com que, por meio de processos e tecnologias específicos, haja disponibilidade de conversão de energia.
A obtenção da maneira se da por meio de florestas nativas ou plantadas. As florestas nativas tem servido de reserva energética por séculos, porém os processos de extração de biomassa, por várias vezes, dão-se de maneira não sustentável. As árvores precisam de tempo para crescer e não podem ser consideradas como uma fonte inesgotável de energia. Uma atitude puramente extrativa tem sérias consequências além do esgotamento de madeira, como o empobrecimento do solo e o aumento da erosão.
Em muitos países esse problema tem se generalizado, com danos sobre o meio ambiente e a população, sendo as camadas de baixa renda as que mais sofrem seus efeitos. Porém, alguns estudos silviculturais, tem mostrado que é possível uma exploração racional com vistas no abastecimento energético, uma vez que considerem também como objetivos a sustentabilidade agrícola e ecológica, ainda que a maiores custos de curto prazo (NOGUEIRA e LORA, 2003).
Em relação as florestas plantadas, estas têm dois objetivos: reflorestamento e fins energéticos. Para fins energéticos são as plantações planejadas, com um grande número de árvores por hectare e com ciclo curto, o qual tem como finalidade a produção do maior volume de biomassa por área em menor espaço de tempo.
Vegetais lenhosos
Disponível em: https://livros.unb.br/index.php/portal/catalog/view/95/85/368-1
2.3.3 RESÍDUOS ORGÂNICOS
Os diversos subprodutos das atividades agrícolas, agropecuárias, agroindustriais e urbanas, tais como cascas e outros resíduos lignocelulósicos, podem ser utilizados como combustíveis. Um dos aspectos essenciais relacionados à utilização energética dos resíduos, sobretudo dos restos de lavoura e esterco de animais criados extensivamente, é sua dispersão, que provoca dificuldades de coleta e transporte. Por outro lado, os resíduos constituem um problema de caráter ambiental e sua disposição final é de difícil solução, sendo o uso energético uma saída oportuna e viável, já que reduz seu volume e seu potencial contaminante (NOGUEIRA e LORA, 2003).
Resíduos orgânicos
Dispnível em: https://livros.unb.br/index.php/portal/catalog/view/95/85/368-1
2.3.3.1 RESÍDUOS AGROPECÚARIOS
São os materiais que resultam da produção agrícola e pecuária, os quais não tem utilidade e dos quais o agricultor quer se desfazer. Existem vários tipos de resíduos agrícolas e sua exploração deve ser feita de maneira racional, pois podem proteger o solo da erosão e repor os nutrientes extraídos pelas plantas. A energia armazenada nos resíduos agrícolas pode ser considerável, representando mais que o dobro do produto colhido, e contem certa de quatro vezes a energia necessária para a obtenção dos principais cereais ou sementes oleaginosas (NOGUEIRA e LORA, 2003).
Em relação aos resíduos pecuários, a principal forma de obtenção de energia é por meio da produção de biogás, a partir de dejetos animais proveniente de diferentes práticas culturais e rebanhos. A localização do resíduo pode ser na própria área do cultivo, denominada comumente como os resíduos deixados no campo, ou seja, aqueles que se localizam exatamente na área em que foi feita a colheita. 
2.3.3.2 RESÍDUOS URBANOS
São aqueles resíduos sólidos gerados nos ambientes domésticos e comerciais. Normalmente, se apresentam sob estado sólido, semissólido ou semilíquido. 
Esse tipo de resíduo é constituído por matéria orgânica, restos de alimentos, galhos e folhas de árvores, e até mesmo material inorgânico, como embalagens, vasilhames e entulhos, todos eliminados no cotidiano.
O tratamento de alguns tipos de lixo permite a recuperação de materiais que podem ser reciclados e a produção de compostos fertilizantes. Em geral, os métodos de conversão energética são: a queima, a gaseificação e a biodigestão em aterros sanitários (NOGUEIRA e LORA, 2003).
2.3.3.3 RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS
Os resíduos agroindustriais gerados possuem valor energético, reduzindo a dependência da energia comprada e são utilizados para a geração de vapor ou eletricidade. Os setores com possibilidade de aproveitamento de seus resíduos são:
· Indústrias de açúcar e álcool;
· Matadouros e frigoríficos; 
· Cortumes;
· Indústrias da pesca;
· Fábrica de doces e conservas;
· Indústria da madeira;
· Indústria de papel e celulose.
Os procedimentos tecnológicos para o uso energético dos resíduos agroindustriais são dois: a queima em fornos e caldeiras e a biodigestão anaeróbia. Um dos fatores decisivos para a seleção do método de conversão energética é a quantidade de umidade do material, já que é possível queimar resíduos com até 50-60% de umidade. 
3 PROCESSOS DE CONVERSÃO ENERGÉTICA DA BIOMASSA
A geração elétrica a partir da biomassa se dá por meio da termeletricidade: a energia térmica, oriunda da combustão da biomassa é convertida em energia mecânica, e depois, em energia elétrica. É interessante frisar historicamente que o ser humano utilizou o fogo como fonte de calor e luz, empregando a biomassa como recurso natural. Com isso, houve a possibilidade de a humanidade explorar os minerais e minérios existentes na natureza. 
A biomassa pode ser convertida em formas úteis de energia por diversos processos, que incluem a queima direta para geração de calor e eletricidade ou conversões por rotas físico-químicas, termoquímicas e bioquímicas, para dar origem a biocombustíveis nas formas sólida, liquida e gasosa.
Disponível em: https://livros.unb.br/index.php/portal/catalog/view/95/85/368-1
3.1 CONVERSÃO TERMOQUÍMICA
A conversão termoquímica ocorre quando a energia ‘’quimicamente armazenada’’ na biomassa é convertida em calor por meio da combustão. Existe uma grande quantidade de tecnologias capazes de converter a biomassa em energia está disponível através da via termoquímica, e sua diferença está associada à quantidade de oxigênio que é fornecido ao processo, tendo como referência o valor do coeficiente estequiométrico (número que antecede cada fórmula química), resultando nas vias de combustão direta, pirólise, liquefação e gaseificação (DINKELBACH, 2000). Estes processos são baseados na decomposição térmica da carga de combustível primária e na combustão dos produtos resultantes da decomposição. 
Funciomaneto de usina térmica de biomassa
Disponível em: https://cbie.com.br/artigos/como-a-biomassa-se-transforma-em-energia-eletrica/
3.1.1 COMBUSTÃO 
A combustãoé a transformação da energia química dos combustíveis em calor, por meio de reações dos elementos constituintes com o oxigênio fornecido. Para fins energéticos, a combustão direta ocorre em fogões, fornos e caldeiras. Porém o processo por combustão direta é muito ineficiente, outro problema é a alta umidade e a baixa densidade energética do combustível, o que dificulta seu armazenamento e transporte (ANEEL, 2005).
Para que o processo ocorra, deve haver uma fonte de energia inicial, que dará início à reação, que se manterá por várias reações em cadeia. A combustão é a reação do oxigênio com o hidrogênio e o carbono presentes nas moléculas orgânicas, transformando a energia química do combustível em energia térmica pela quebra de suas ligações. A energia liberada só pode ser determinada através da composição do combustível.
O calor de combustão é a quantidade de calor liberado quando a temperatura dos produtos é a mesma dos reagentes. Pode ser quantificado de acordo com a primeira lei da termodinâmica, que estabelece que em um processo a pressão constante, a energia liberada é igual à variação de entalpia entre produtos e reagentes. 
O produto energético da combustão, o calor, só pode ser utilizado durante a sua produção, além disso, a eficiência do processo é muito pequena visto que há muita dissipação de energia após a queima. Alguns fatores também podem influenciar na otimização da maior liberação de calor em uma reação de combustão, como a composição do combustível e a quantidade de ar. Em combustíveis de alto teor de umidade (maior que 20%) a combustão pode ser comprometida pois a energia da reação será utilizada para a evaporação da água.
No processo da combustão é fornecida uma quantidade suficiente de oxigênio para se conseguir a combustão completa da biomassa. Com o produto final da queima se tem um gás de combustão com elevada temperatura composto principalmente por dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e nitrogênio (N2).
3.1.2 LIQUEFAÇÃO
A liquefação é a transformação da biomassa em produtos líquidos através de um processo a altas pressões e moderadas temperaturas (HUBER et al., 2006). Os componentes macromoleculares – celulose, lignina e hemiceluloses – são ionizados ou clivados em radicais. Os íons e radicais são saturados e estabilizados por espécies ativadas (como hidrogênio ou oxigênio) para dar produtos de baixa massa molecular. 
Nos processos redutores, oxigênio da biomassa é removido como CO e CO2. Então o que resta são hidrocarbonetos puros com um valor calorífico alto e prontos para seres usados como combustível ou matéria-prima na indústria química.
Nos processos oxidativos, o oxigênio é incorporado à biomassa gerando grupos polares (como hidroxil, carboxil e carbonil). Obtêm-se fenóis mononucleares e ácido mono e dicarboxílicos que podem ser usados como matéria-prima na indústria química. Formam-se também os polifenóis, quinonas e CO2 devido à sobre oxidação dos produtos. 
Não apenas hidrocarbonetos puros são formados, mas também à formação de hidrocarbonetos oxigenados (fenóis, catecóis, furanos, etc.), gases (metano e etano), compostos de alta massa molecular (alcatrão) e resíduos sólidos (coque). Adicionalmente, se produz água devido ao alto conteúdo de oxigênio na biomassa.
3.1.3 PIRÓLISE
O processo de pirólise é dividido principalmente em dois grupos: carbonização (pirólise lenta) e pirólise rápida. A pirólise rápida é operada a taxas de aquecimento extremamente altas para maximizar a produção de gases e/ou líquidos. Já em taxas de aquecimento muito baixas, o processo é chamado de pirólise lenta. Nos dois casos, a quantidade de gás aumenta com a temperatura da pirólise, enquanto a quantidade de outras frações diminui. Na pirólise, o tempo e a temperatura são os principais parâmetros de funcionamento com maior influência no rendimento do produto e distribuição.
Este processo consiste em aquecer o material original (normalmente entre 300°C e 500°C), na “quase-ausência” de ar, até que o material volátil seja retirado. O principal produto final (carvão vegetal) tem uma densidade energética duas vezes maiores que aquela do material de origem e a queima em temperaturas muito mais elevadas. Além de gás combustível, a pirólise produz alcatrão e ácido pirolenhoso. Aquecimento da biomassa em ausência de oxidante (oxigênio). Obtém se como resultado um gás combustível, produtos líquidos (alcatrão e ácido piro lenhoso) e uma substância carbonosa que pode ser convertido em carvão ativado. É o processo usado na fabricação do carvão vegetal.
Versões da tecnologia de pirólise
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
3.1.3.1 CARBONIZAÇÃO 
A carbonização (pirólise lenta) consiste na lenta degradação térmica dos
componentes da biomassa, sendo, em sua maioria, polímeros, na ausência de oxigênio. Nos mecanismos de reações da pirólise lenta, pode-se distinguir a seguinte sequência de fenômenos:
· Ocorre a eliminação de quase toda umidade a aproximadamente 160°C;
· Entre 200 e 280°C decompõe-se a maior parte das hemiceluloses, gerando predominantemente produtos voláteis (CO, CO2 e vapores condensáveis);
· Entre 280 e 500°C, a celulose decompõe-se a uma velocidade maior. Os produtos de decomposição são, principalmente, vapores condensáveis. 
3.1.3.2 PIRÓLISE RÁPIDA
A pirólise rápida é caracterizada por altas taxas de aquecimento, numa
temperatura final de pirólise moderada, com baixo tempo de residência da fase gasosa e da biomassa no reator. Ao entrar em contato com o gás, a partícula da biomassa é aquecida até que a pressão de vapor dos voláteis contidos nela seja alcançada e cria-se um fluxo de voláteis na direção radial de encontro à superfície da partícula. 
Sob temperaturas entre 800 e 900°C, cerca de 60% do material se transforma num gás rico em hidrogênio e monóxido de carbono, o que a torna uma tecnologia que pode competir com a gaseificação.
As principais características do processo de pirólise rápida são: 
· Curtos tempos de aquecimento das partículas e de residência para os vapores que se formam dentro do reator;
· Elevadas taxas de aquecimento;
· Elevados coeficientes de transferência de calor e massa
· Temperaturas moderadas de fonte de aquecimento.
Esquema da planta de pirólise rápida da Unicamp
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
3.1.4 GASEIFICAÇÃO
A gaseificação é o processo termoquímico de converter um insumo sólido ou líquido num gás, com características basicamente combustíveis, através de sua oxidação parcial a temperaturas intermediárias, isto é, temperaturas acima das recomendadas nos processos de pirólise e abaixo das recomendadas nos processos de combustão.
O processo é realizado através da injeção controlada de ar, oxigênio puro ou uma mistura destes com vapor de água. Essa escolha é baseada no uso final do gás obtido, sendo o gás gerado através da gaseificação com ar de baixo poder calorífico e o gás gerado através da injeção de oxigênio puro ou a partir de uma mistura de gases, de médio ou alto poder calorífico. O agente de gaseificação utilizado nessa conversão pode ser: ar, vapor, oxigênio, CO2, ou uma mistura desses. O gás produzido pelo processo é formado por uma mistura de CO, H2, CH4, pequenas frações de outros hidrocarbonetos leves (CnHm), CO2, vapor d’água e N2. A constituição do gás depende de vários parâmetros utilizados no processo de gaseificação, como: medida do tamanho das partículas da biomassa, pressão, temperatura, tempo de residência e tempo de aquecimento.
Rotas de gaseificação baseada no tipo de agente gaseificante
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
	
3.2 CONVERSÃO FÍSICO-QUÍMICA
	
	A conversão físico-química da biomassa utiliza técnicas para disponibilização de lipídios através da compressão e esmagamento de matérias vegetais diversas e extração dos óleos vegetais, que posteriormente sofrerão transformação química em 
procedimentos chamados esterificação e transesterificação.
3.2.1 ESTERIFICAÇÃO
	É uma reaçãoquímica onde os óleos vegetais ou gordura animal, reagem com um álcool na presença de um catalisador, geralmente um ácido, tendo como produto final um biodiesel.
3.2.2 TRANSESTERIFICAÇÃO
	É o processo onde ocorre a separação da glicerina do óleo vegetal. Cerca de 20% de uma molécula de óleo vegetal é formada por glicerina. A glicerina torna o óleo mais denso e viscoso. Durante o processo de transesterificação, a glicerina é removida do óleo vegetal, deixando o óleo mais fino e reduzindo sua viscosidade.
	Para se produzir biodiesel posteriormente, os ésteres no óleo vegetal são separados da glicerina. Os ésteres são a base do biodiesel. Durante o processo, a glicerina é substituída pelo álcool, proveniente do etanol ou metanol.
3.3 CONVERSÃO BIOQUÍMICA
	O processo de conversão bioquímica ou biológica incluem os procedimentos da digestão anaeróbica, fermentação e hidrólise.
3.3.1 DIGESTÃO ANAERÓBICA
	A digestão anaeróbica ocorre na ausência de ar, o processo consiste na decomposição do material pela ação de bactérias (microrganismos acidogênicos e metanogênicos). Trata-se de um processo simples, que ocorre naturalmente com quase todos os compostos orgânicos.
	O tratamento e o aproveitamento energético de dejetos orgânicos (esterco animal, resíduos industriais, etc.) podem ser feitos pela digestão anaeróbica em biodigestores, onde o processo é favorecido pela umidade e aquecimento. O aquecimento é provocado pela ação das bactérias, porém, em regiões ou épocas de frio, pode ser necessário calor adicional, pois a temperatura deve ser de pelo menos 30°C.
	 
3.3.2 FERMENTAÇÃO
	É um processo biológico anaeróbico em que os açucares de plantas são convertidos em álcool, por meio da ação de microrganismos (normalmente leveduras). Em termos energéticos, o produto final, o álcool, é composto por etanol e, em menor proporção, metanol, podendo ser usado como combustível (puro ou adicionando à gasolina – cerca de 20%) em motores de combustão interna.
3.3.3 HIDRÓLISE
	Hidrólise é a quebra da biomassa lignocelulósica, que é composta por polissacarídeos em açucares menores para eventual fermentação e produção de etanol.
	A hidrólise em ácido diluído se encontra em um estágio mais avançado que as demais, mas com altos limites de rendimento (50-70%). A hidrólise em ácido concentrado apresenta rendimentos maiores e menores problemas com a produção de inibidores, porém necessita de recuperação do ácido e de equipamentos resistentes à corrosão, comprometendo o desempenho econômico do processo. Já a hidrólise enzimática apresenta altos rendimentos (75-85%) e grandes melhorias ainda são esperadas (85-95%). Além disso, a não utilização de ácidos pode apresentar uma grande vantagem econômica (equipamentos com materiais mais baratos e menor custo operacional) e ambiental (não a produção de resíduos).
4 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA ATRAVÉS DA BIOMASSA
	A geração de energia elétrica a partir da produção de biomassas, tem como rotas tecnológicas sistemas baseados nos ciclos a vapor (que geralmente empregam combustíveis sólidos), os sistemas baseados em motores de combustão e em turbinas a gás (alternativa que requer combustíveis líquidos e gasosos) e os sistemas baseados em células a combustível.
4.1 CICLOS A VAPOR
	Na rota tecnológica para a produção de energia elétrica baseada em ciclos a vapor é necessária a queima da biomassa para a geração de calor e sua consequente utilização de vapor. O vapor pode ser aproveitado individualmente em processos industriais termodinâmicos, gerando aquecimento ou trabalho mecânico, ou em processos de geração termoelétrica.
	As alternativas consideradas para a geração de energia elétrica a partir da biomassa em ciclos a vapor são: o ciclo com turbinas de contrapressão, empregado de forma integrada a processos produtos através da go-geração; e o ciclo de turbinas de condensação e extração, que operam de forma isolada ou integrada ao processo produtivo também por intermédio da co-geração.
	Os ciclos de co-geração podem ser divididos em dois tipos: topping e bottomin. No tipo bottomin o calor é aproveitado inicialmente em processos térmicos de alta temperatura e posteriormente para a geração de energia elétrica. Já no processo tipo topping, o calor é aproveitado inicialmente em uma turbina visando a geração de energia elétrica e em uma segunda etapa nos processos térmicos.
Sistema de co-geração tipo bottoming
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
Fonte: VELÁZQUEZ, 2000
Sistema de co-geração tipo topping
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
Fonte: VELÁZQUEZ, 2000
	O tipo toppin ainda pode ser divido em dos subtipos: os que operam com turbinas de contrapressão e os que operam com turbinas de condensação e extração.
	No caso dos que operam com turbinas de contrapressão, a geração de energia elétrica fica restringida pelo consumo de energia térmica do processo de produção, pois é no processo produtivo onde o vapor é condensado e bombeado de volta para a caldeira. O sistema abaixo representa baixo desempenho energético e baixa capacidade de produção.
Ciclo a vapor em contrapressão em co-geração topping.
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
	No ciclo a vapor com turbinas de condensação e extração a vapor, ao final da realização de trabalho na turbina, é totalmente ou parcialmente condesado no condensador localizado na exaustão da turbina. O vapor solicitado pelo processo produtivo é extraído de pontos intermediários da própria turbina. Este sistema apresenta grande eficiência e capacidade de geração, pois permitem a utilização de caldeiras mais avançadas e uma maior manipulação de condições do vapor (temperatura e pressão).
Ciclo a vapor de condensação e extração em co-geração topping.
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
	
4.2 GASEIFICAÇÃO DA BIOMASSA E USO DA TURBINA A GÁS
	O processo de gaseificação é definido como a conversão de qualquer combustível, seja ele sólido ou líquido, em um gás energético através da oxidação parcial em um ambiente com temperatura elevada. Esta conversão é realizada em gaseificadores e produzem um gás combustível que pode ser utilizado em uma turbina a gás para a produção de energia elétrica. A seguir serão apresentados os quatro principais sistemas que podem ser aplicados a tecnologia de energia elétrica através da gaseificação da biomassa.
	O primeiro sistema engloba a tecnologia de gaseificação de biomassa à turbina a gás com ciclo simples (BIG-GT). Este ciclo apresenta menor eficiência e menor custo de investimento, onde o fluído de trabalho é apenas o ar comprimido aquecido pelo combustível e expandido na turbina que está acoplada a um gerador elétrico. 
Exemplo de fluxograma esquemático do ciclo BIG-GT em co-geração topping.
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
	O segundo processo (BIG-STIG) pode ser descrito como um aprimoramento do processo de ciclo simples da turbina a gás e consiste na injeção direta de vapor na turbina a gás. As turbinas utilizadas neste processo são aero derivativas e a injeção de vapor d’água na turbina é realizada para aumentar a potência gerada na máquina, aumentando-se assim o fluxo mássico e o calor específico do fluído de trabalho, e para reduzir as emissões de Nox. 
Exemplo de fluxograma esquemático do ciclo BIG-STIG em co-geração topping.
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
O terceiro processo também é um aprimoramento da configuração do ciclo simples da turbina a gás, é o BIG-ISTIG que se diferencia do BIG-STIG pela introdução de um resfriador visando reduzir a temperatura do ar que está sendo comprimido para alimentar a combustão. Com os benefícios desse processo são obtidos a redução da potência requerida para a compressão, elevando a potência disponível na turbina, e a elevação da temperatura de entrada dos gases da turbina, proporcionando o aumento da eficiênciatermodinâmica do ciclo.
Exemplo de fluxograma esquemático do ciclo BIG-ISTIG em co-geração topping.
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
	O último processo é o BIG-GTCC, que consiste na combinação de turbinas a gás e turbinas a vapor, conhecido como ciclo combinado, integradas a um gaseificador de biomassa que produz o gás combustível. Nestes ciclos a energia térmica contida nos gases quentes, provenientes da exaustão da turbina a gás, são direcionados a uma cadeira de recuperação com o objetivo de se produzir vapor que então é utilizado como fluído de adicionamento de uma turbina a vapor de condensação para gerar trabalho adicional. 
Exemplo de fluxograma esquemático do ciclo BIG-GTCC em co-geração topping.
Disponível em: http://repositorio.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10005044.pdf
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
	Este trabalho reúne informações a respeito do aproveitamento da biomassa para a geração de energia elétrica, apresentando vantagens e desvantagens, e como podemos observar, as vantagens são maiores, principalmente sobre o fato de utilizarmos os resíduos, que é considerado um problema social e sanitário, transformando em uma solução energética.
	Apesar da biomassa ter sido a primeira fonte energética utilizada na humanidade e ainda hoje ser usada como importante vetor energético, a sua aplicação para a produção de eletricidade ainda é muito pouco significativa em relação ao cenário mundial.
	Em síntese, a produção de eletricidade a partir da biomassa precisa ser sustentável do ponto de vista ambiental, social e econômico. Sendo essencial que os benefícios ambientais fiquem garantidos em todas as etapas de produção da biomassa / eletricidade, pois a questão ambiental é a principal justificativa para o uso desta tecnologia. Além deste fato existem diversas tecnologias promissoras que devem ser desenvolvidas a ponto de se tornarem competitivas comercialmente com as já existentes.
	 
REFERÊNCIAS
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