Biocombustivéis - Recursos Energéticos

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
 FACULDADE DE GEOLOGIA - FGEL
 PROFESSOR: SÉRGIO BERGAMASCHI
 DISCIPLINA: RECURSOS ENERGÉTICOS
BIOCOMBUSTÍVEIS 
BRUNO NASCIMENTO
GABRIEL BRAGA 
RAFAELA NEVES
VITÓRIA DE AZEVEDO
RIO DE JANEIRO
2023
BIOCOMBUSTÍVEIS 
                                                             
          
Trabalho técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de Recursos Energéticos no Curso de Geologia, na Universidade do Estado do Rio de Janeiro. 
 Professor: Sérgio Bergamaschi
RIO DE JANEIRO
2023
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO............................................................................................................4
2. O QUE É BIOCOMBUSTÍVEL?.................................................................................4
3. QUAIS SÃO OS TIPOS DE BIOCOMBUSTÍVEIS? ................................................5
4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS BIOCOMBUSTÍVEIS...........................6
5. COMO FUNCIONA UMA USINA DE BIOCOMBUSTÍVEL? ................................7
6. USO ATUAL DE BIOCOMBUSTÍVEIS NO BRASIL E NO MUNDO....................8
7. PERSPECTIVAS PARA O FUTURO........................................................................10
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................12
  
 
1. INTRODUÇÃO 
Nas décadas de 70 e 90 ocorreram crises no mercado mundial de petróleo, a demanda por energia aumentou, assim como a consciência ambiental da população para ter uma redução de poluentes, gases do  efeito estufa, tendo uma procura por energias alternativas sustentáveis, com o biocombustível passando a ter um papel de destaque. No ano de 1975, o Brasil lançou o Programa Nacional do Álcool (Proálcool) com isso tornou-se responsável pelo desenvolvimento pioneiro na área de biocombustíveis, com produção do etanol a partir da cana-de-açúcar.
A partir dos anos 80, cientistas alertavam governantes sobre os efeitos do aquecimento global, comprovando que  devido às ações do homem na natureza a temperatura da Terra  estava  aumentando em uma taxa  maior do que as dos registros históricos. Sendo que a queima dos combustíveis fósseis é a principal causa do efeito  estufa.  
Com  a  assinatura  do  Protocolo  de  Kyoto  em  1997,  começaram  as preocupações  com  o  clima  no  mundo  e  foi estabelecendo responsabilidades  para  as nações participantes da Convenção Sobre Mudanças Climáticas das Nações Unidas. O Protocolo de Kyoto foi validado em março de 2005, definindo normas para a redução da emissão de gases  causadores  do  efeito estufa  pelos  países desenvolvidos. 
Um fato importante é devido a Rudolf  Diesel que inventou o motor a combustão interna (motor diesel) em 1893, utilizou em seus ensaios o petróleo e o óleo de amendoim como combustíveis.
2. O QUE É BIOCOMBUSTÍVEL? 
Biocombustíveis são derivados de biomassa renovável que podem substituir parcial ou totalmente combustíveis derivados de combustível fóssil (carvão mineral, petróleo e gás natural) em motores a combustão ou em outro tipo de geração de energia. 
É considerado uma fonte alternativa renovável é qualquer fonte de energia capaz de se regenerar dentro do ciclo de vida de sua utilização e que possa ser utilizada pelas gerações futuras. Derivam de matérias-primas de produção renováveis, como os produtos de origem vegetal e agrícola, alguns mais conhecidos são os produzidos a partir de cana-de-açúcar, milho, beterraba, trigo, mandioca, soja, semente de girassol, mamona, canola, algodão, madeira, sebo, óleo de fritura/cozinha e celulose etc.
Os  combustíveis  usados  atualmente  envolvem  diferentes  técnicas  de  produção  e processamento, destacando-se o biodiesel, o álcool, o biogás e o óleo vegetal. O Biodiesel é usado nos motores a diesel tradicionais, sem necessidade de adaptações; o Álcool é usado como combustível, em motores adaptados; o Biogás, é utilizado para a geração de energia térmica, elétrica ou mecânica, em motores apropriados ou adaptados e o Óleo vegetal, em estado natural, é menos conhecido como combustível para motores, seu uso está sofrendo um aumento nos motores a diesel, desenvolvidos ou convertidos para esse fim.
3. QUAIS SÃO OS TIPOS DE BIOCOMBUSTÍVEIS
Os principais tipos são biometano, biodiesel, etanol e biogás.
O biometano é o nome dado a um combustível renovável derivado do biogás. Ele é produzido a partir da purificação do biogás, um processo que elimina o alto teor de carbono do composto e origina um combustível semelhante ao gás natural. Em comparação com o gás natural, o biometano se apresenta como uma solução inteligente para a gestão de resíduos orgânicos, pois diminui as emissões de dióxido de carbono e metano na atmosfera.
O biodiesel é um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis como óleos vegetais e gorduras animais. Pode ser produzido a partir de diferentes espécies de oleaginosas como por exemplo a mamona, dendê, canola, girassol, amendoim, soja e algodão. Matérias-primas de origem animal também, como o sebo bovino e gordura suína, também podem ser utilizados na fabricação do biodiesel.
Pode substituir total ou parcialmente o diesel de petróleo, em motores de caminhões, tratores, caminhonetes, automóveis e também motores de máquinas que geram energia.
O etanol é um composto orgânico popularmente conhecido como álcool etílico. Apresenta-se como um líquido incolor e é altamente inflamável. É produzido a partir da fermentação de açúcares presentes na cana-de-açúcar. É considerado um biocombustível, pois é derivado de fontes vegetais e é uma fonte de energia renovável. É empregado como combustível automotivo e possui capacidade para substituir combustíveis fósseis, como a gasolina. Além disso, o etanol também participa da fabricação de produtos de higiene e limpeza, perfumes, cosméticos, borracha, plásticos, tintas e vernizes, medicamentos, bebidas alcoólicas, entre outros.
 Atualmente, o Brasil é um importante fornecedor mundial de etanol para diversos países do mundo que não possuem tecnologia e espaço cultivável para a produção de biocombustível.
O biogás é uma mistura de gases obtida por meio da decomposição biológica de matéria orgânica. Para funcionar, essa decomposição deve ocorrer com ausência de oxigênio. Esta fonte de energia renovável é obtida em aterros sanitários, pântanos, interno de animais, etc. 
O principal método de produção do biogás é a quebra biológica de material orgânico na ausência de oxigênio, conhecida como digestão anaeróbica. Em plantas industriais, os micro-organismos digerem a matéria-prima em um reator controlado, produzindo biogás com 50% a 70% de metano. A partir daí, o biogás pode ser melhorado por vários métodos, resultando na elevação da percentagem de metano e aproximando o biogás ao gás natural fóssil.
O biogás pode ser gerado de maneira contínua, diferente da energia eólica ou solar. É possível estocá-lo a custos baixos na forma de matéria-prima ou gás comprimido.
As principais fontes de produção de biogás no país são os aterros sanitários (51%), a indústria de alimentos e bebidas (25%), a suinocultura (14%) e o lodo de esgoto (6%).
 
4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS BIOCOMBUSTÍVEIS
As vantagens dos biocombustíveis incluem reduzir o impacto ambiental e a grande dependência energética, se for comparar com os combustíveis fósseis. Os biocombustíveis são produzidos a partir de plantas que absorvem CO2 e permitem a formação de combustíveis, que não emitem gases com efeito de estufa, os maiores responsáveis pelo aquecimento global. Além de apresentarem um índice de poluição menor em relação aos derivados do petróleo (gasolina), os biocombustíveis são renováveis e o preço é considerado mais baixo. No entanto, em contrapartida a produção de biocombustíveis requer bastante energia e depende de culturas intensivas, quegeram um gás com efeito de estufa, chamado óxido de azoto, que podem causar efeitos no aquecimento global. Ainda, os possíveis efeitos climáticos afetam diretamente a produção. 
Já as desvantagens dos biocombustíveis incluem a perda da biodiversidade, o elevado consumo de água durante a produção, como também a possibilidade de redução nas áreas de cultivos. Por exemplo, o fato de que as lavouras de cana de açúcar ao decorrer do tempo se multiplicaram rapidamente, elas acabaram substituindo lavouras de cultivo alimentícios, prejudicando a população, além de ocasionar um grande empobrecimento ao solo. Por fim, a produção de biocombustíveis também causa o uso excessivo das culturas para a produção e provocam a falta e o aumento do preço dos produtos agro-alimentares, ou seja, a população fica numa dependência de acordo como a produção dos biocombustíveis irá ocorrer. 
5. COMO FUNCIONA UMA USINA DE BIOCOMBUSTÍVEL?
Uma usina de biomassa funciona de forma semelhante à uma usina termelétrica, convertendo calor da queima da matéria orgânica em energia que pode ser aproveitada de várias maneiras. A energia renovável se dá pela combustão por meio de processos como pirólise, gaseificação, combustão ou co-combustão. 
A pirólise, por meio dessa técnica, a biomassa é exposta a altas temperaturas sem a presença de oxigênio, acelerando a decomposição da mesma. 
A gaseificação, assim como na pirólise, a biomassa também é exposta a altas temperaturas na ausência do oxigênio, originando como produto final um gás inflamável. A diferença básica entre as duas opções é que a gasificação exige menor temperatura e o resultado final é apenas o gás.
Na combustão, a queima da biomassa é realizada em altas temperaturas com a presença de oxigênio. O vapor gerado na queima é utilizado em caldeiras ou para mover turbinas. 
Na co-combustão há uma combinação e ele propõe a substituição de parte do carvão mineral, comumente utilizado em termelétricas, por biomassa. O objetivo é diminuir a emissão de poluentes. 
Figura 1. Energia para vender. Fonte: Energes.com.br.
6. USO ATUAL DE BIOCOMBUSTÍVEIS NO BRASIL E NO MUNDO
Biocombustíveis na geração de energia
O Brasil tem a matriz energética menos poluente entre os maiores consumidores globais no mercado de combustíveis. Segundo relatório divulgado pela AIE (Agência Internacional de Energia), o País é o que tem maior participação de fontes renováveis no setor e deve somar 45% até 2023, principalmente em função da bioenergia e da hidroeletricidade.
A inserção dos biocombustíveis na matriz energética brasileira, a partir da metade da década de 1970, foi decorrente da adoção de políticas públicas específicas em reação às crises do petróleo, visando à redução da dependência do petróleo com base em uma alternativa energética nacional, o etanol de cana-de-açúcar.
Hoje a participação dos biocombustíveis na matriz energética é de aproximadamente 8%, a previsão é de que no Brasil, a Política Nacional de Biocombustíveis (RenovaBio), regulamentada este ano, pode fortalecer as bases econômicas na produção de biocombustíveis e acelerar investimentos no setor e na produção de usinas.
Figura 2: Matriz energética brasileira. Fonte: BEN, 2022.
Biocombustíveis no abastecimento de veículos 
O biodiesel no Brasil é o segundo maior produtor e consumidor mundial de biodiesel; de acordo com dados da ANP (2020), a capacidade total de produção no Brasil em 2019 foi de 9,2 milhões de m3. Porém, existe no País uma elevada capacidade ociosa em todas as regiões. Em 2020, apesar da Pandemia, o consumo do biodiesel no Brasil apresentou um crescimento de 9,0% em relação a 2019, pois o diesel destina-se em maior volume aos transportes de cargas, além disso, contribuiu para este resultado a elevação do percentual da mistura mandatória do biodiesel no diesel para 12% (EPE, 2020).
O etanol tem sua produção mundial concentrada nos Estados Unidos (53,4%) que são também os maiores exportadores e consumidores mundiais do produto. Mas o Brasil possui elevada competitividade no setor pois o custo da produção de etanol de cana é significantemente menor que o custo do etanol do milho dos Estados Unidos e do etanol da beterraba na Europa. A vantagem da adição do etanol na gasolina é que suas emissões são isentas de enxofre e material particulado, além disso, esse biocombustível possui elevada octonagem e teor de hidrogênio, viabilizando o uso de gasolina de baixa octonagem que é mais barata. Entretanto, a comercialização de etanol no Brasil ainda é frágil, a formação de preços é baseada num mercado à vista e o setor vive de sobressaltos, dependendo do ciclo de preço e outros fatores exógenos como fatores climáticos adversos preço do petróleo e políticas governamentais.
O etanol entra de duas formas no consumo de combustíveis leves (do ciclo Otto) no Brasil, o hidratado é usado nos veículos flex em qualquer proporção com a gasolina e o anidro é misturado na gasolina na proporção de 27% para compor a gasolina C.
7. PERSPECTIVAS PARA O FUTURO
A busca por novos tipos de combustíveis que reduzem as emissões de gases do efeito estufa (GEE) tem crescido nas últimas décadas. A expectativa é que o volume consumido de biocombustíveis no mundo triplique até o ano de 2035, alcançando o volume de 4,5 milhões de barris por dia.
Atualmente, existem diversas organizações ao redor do mundo buscando novos tipos de biocombustíveis. Um desses tipos é o combustível gerado a partir do óleo de microalgas, porém essa solução demanda um alto custo se comparado com os demais biocombustíveis. Outra solução seria o isobutanol, um combustível que utiliza bactérias encontradas no solo, que ao terem suas fontes de nutrientes reduzidas utilizam dióxido de carbono, açúcares, ácidos orgânicos, entre outros elementos, para produzir um bioplástico, similar aos plásticos derivados do petróleo. Ao modificar geneticamente essas bactérias, cientistas fizeram com que ao invés de bioplástico fosse produzido um tipo de Álcool. O Isobutanol é uma solução bastante considerada quando o assunto é biocombustíveis pois além do alto nível de compatibilidade com a gasolina, demandaria menor necessidade de adaptação tanto da cadeia produtiva, como também da rede de distribuição.
No Brasil, surgiram o Programa Nacional de Produção e Uso de Biocombustíveis (PNPB), em 2004, e a Política Nacional de Biocombustíveis (RenovaBio), que buscam garantir a segurança energética, a previsibilidade para o mercado e a mitigação das emissões dos gases do efeito estufa.
Figura 3: Produção de biocombustível. Fonte: IBP.
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANÁLISE DE CONJUNTURA DOS BIOCOMBUSTÍVEIS. Ministério de Minas e Energia. São Paulo, 2022. Disponível em: <https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/analise-de-conjuntura-dos-biocombustiveis-2021>. Acesso em: 12 fev 2023.
BIOCOMBUSTÍVEIS. Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/geografia/biocombustiveis.htm>. Acesso em: 05 fev 2023.
ETANOL. Mundo Educação. Disponível em: <mundoeducação.uol.com.br/química/etanol.htm> Acesso em: 12 fev 2023.
GUERRA, Edson Perez; FUCHS, Werner. Biocombustível renovável: uso de óleo vegetal em motores. Revista Acadêmica Ciência Animal, v. 8, n. 1, p. 103-112, 2010.
O FUTURO DOS BIOCOMBUSTÍVEIS. Zeppini Ecoflex, 2015. Disponível em: <http://zeppini.com.br/blog/index.php/o-futuro-dos-biocombustiveis/>. Acesso em: 12 fev 2023.
RODRIGUES, Luciana Deotti. A cana-de-açúcar como matéria-prima para a produção de biocombustíveis: impactos ambientais e o zoneamento agroecológico como ferramenta para mitigação. Juiz de Fora-MG, UFJF, 2010.
TRABALHOS, Melhores. Biocombustíveis: uma opção para o desenvolvimento sustentável. Revista Gestão e Desenvolvimento em Contexto, v. 2, n. 2, p. 32-50, 2015.