Tecnologias de geração de energia a partir de biomassa

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Tecnologias de geração de energia a partir de biomassa
Prof. Bruno Cavalcante Di Lello
Descrição
Análise das aplicações e das características da geração de energia a
partir do uso de biomassa.
Propósito
A biomassa constitui um conjunto de materiais orgânicos, muitas vezes
pouco conhecida pela população de forma geral, e que tem uma ampla
possibilidade de aplicação como fonte de energia primária ou para
geração de energia elétrica. O conhecimento das aplicações técnicas e
dos sistemas de geração a partir de biomassa é um diferencial para
profissionais de todas as áreas.
Objetivos
Módulo 1
Biomassa
Classificar biomassa.
Módulo 2
Rotas de conversão energética da biomassa
Identificar rotas de conversão energética da biomassa.
Módulo 3
Tecnologias e sistemas de produção de
energia a partir de biomassa
Analisar tecnologias e sistemas de produção de energia a partir de
biomassa.
Módulo 4
O uso de resíduos sólidos para �ns
energéticos
Analisar o uso de resíduos sólidos para fins energéticos: aterros
sanitários, combustão, gaseificação e pirólise.
Introdução
No vídeo a seguir, você entenderá os aspectos da geração de
energia a partir do uso de biomassa.

1 - Biomassa
Ao �nal deste módulo, você será capaz de classi�car biomassa.
Vamos começar!
A utilização da biomassa como fonte
de geração de energia
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão
abordados neste módulo.

De�nição e variações de biomassa
De�nição de biomassa
A biomassa é definida como um material de origem orgânica animal ou
vegetal. Atualmente, o termo vem sendo empregado para as fontes de
matéria orgânica que podem ser aplicadas para a geração de energia.
De forma primária, a queima direta da biomassa gera energia na forma
de calor. Em projetos de geração elétrica, a queima de biomassa gera o
calor necessário para atuar em turbinas geradoras de eletricidade.
Comentário
Vamos definir a biomassa e um pouco mais à frente analisar de que
forma essa importante fonte pode gerar energia para nosso uso.
A queima da madeira talvez represente a forma mais antiga de o homem
converter um material em energia na forma de calor.
Homo sapiens utilizando a queima de biomassa para obter energia.
A utilização moderna da biomassa segue o mesmo princípio dos
humanos que aprenderam a dominar o fogo milênios atrás: fonte de
energia!
Tipos de biomassa para geração de energia
A quantidade de materiais orgânicos de origem vegetal ou animal torna
a biomassa uma das fontes para suprimento de energia mais
importantes do planeta. Apesar dessa abundância de recursos, o seu
uso ainda é pequeno em comparação com outras fontes.
Biomassa: uma importante fonte de energia para o planeta
Podemos dividir a biomassa em quatro grupos mais importantes,
considerando o uso para a geração de energia, como veremos a seguir.
São os diferentes tipos de madeira utilizados para a geração de
energia. Extensas plantações fornecem madeira, que são fonte
de combustível para fornecer energia. A origem dessa madeira
para queima também pode ser a partir de florestas nativas, o que
provoca um impacto negativo no meio ambiente.
Madeira como fonte de combustível.
Vegetais lenhosos 
São as diferentes partes dos vegetais que, da mesma forma que
sua madeira, podem ser fonte de combustível sólido, como
folhas, raízes, palhas e bagaço. Algumas fontes importantes de
biomassa não lenhosa são a palha de arroz e, no Brasil, o bagaço
de cana-de-açúcar.
Bagaço de cana em fardos: importante fonte de energia no Brasil.
São resíduos domésticos ou da indústria que podem ser
potenciais fontes de combustível. Restos de madeira da indústria
de móveis são uma importante fonte de resíduos. Usinas de
geração de energia a partir de lixo são comuns em diversos
países desenvolvidos. Os resíduos orgânicos, quando
depositados em aterro, geram gás metano, que atua como um
biocombustível gasoso, tanto como fonte de calor primária como
fonte para a geração de eletricidade.
Resíduos de lixo doméstico: fonte de combustível.
Vegetais não lenhosos 
Resíduos orgânicos 
Óleos vegetais 
São os óleos vegetais que podem ser utilizados como
combustíveis, tanto em equipamentos simples como lamparinas
(uso antigo) como em motores a combustão interna. Muitos
motores são capazes de utilizar óleos de origem vegetal como
fonte de combustão.
Óleos de origem vegetal: biomassa combustível.
Caracterização energética da
biomassa
Poder calorí�co da biomassa
Os múltiplos materiais de origem orgânica são capazes de produzir
diferentes quantidades de energia quando utilizados como fonte de
combustível. Vamos analisar o poder calorífico das fontes de biomassa
mais importantes.
A medida do poder calorífico de uma substância pode ser realizada de
duas formas, veja:
Bomba calorimétrica
Na bomba calorimétrica, o processo é realizado a volume
constante.
Calorímetro
No calorímetro, o processo é realizado a pressão constante.
Nesses processos, a amostra sofre combustão normalmente em
presença de oxigênio puro, e a quantidade de calor liberado é medida.
Essa quantidade de calor normalmente é expressa em calor massa
 da substância, por exemplo:
O poder calorífico é dividido em poder calorífico inferior (PCI) e poder
calorífico superior (PCS). Entenda a diferença entre eles:
Poder calorí�co inferior
(PCI)
A água produzida no
processo de combustão
se encontra como
vapor. Assim, parte do
calor da combustão é
utilizada para levar as
moléculas de água na
fase líquida para a fase
vapor.
Poder calorí�co superior
(PCS)
A água produzida no
processo se encontra
como líquido. Assim,
não se considera o
gasto energético para
vaporizar as moléculas
de água produzidas.
×
−1
 cal  × g−1;   kcal × kg−1;   J × g−1;   kJ × kg−1

O PCI é o mais utilizado nos processos de combustão, tendo em vista
que devido às altas temperaturas as moléculas de água estarão na fase
vapor do processo.
Poder calorí�co de diferentes tipos de biomassa
A escolha de uma biomassa para a geração de energia depende de
alguns fatores:
Análise do poder calorífico.
Custos da biomassa.
Logística para a sua utilização.
Capacidade técnica para instalar projetos de geração.
Outros fatores de mercado.
A tabela a seguir lista valores de PCS e PCI para vários combustíveis
derivados de biomassa. Também podemos perceber que o teor de
umidade (TU%) e até mesmo a espécie de madeira podem influenciar no
poder calorífico.
Nome
científico
Nome
comum
PCS
(kcal.kg-1)
PCI
(kcal.kg-1)
TU%
Anacardium
spruceanum
Cajuaçu,
cajuí
4.411 3092 23,5
Brosimum
rubescens
Amapá
amargoso,
pau-rainha
4.685 3553 18,7
Dipteryx
alata Vog
Casca de
baru
4.389 3.664 11,7
Dipteryx
odorata
Cumaru 4.828 3.722 11,7
Piptadenia
suaveolens
Faveira folha
fina
4.647 3.181 25,8
Tabebuia
spp
Ipê 4.957 4.065 13,6
Nome
científico
Nome
comum
PCS
(kcal.kg-1)
PCI
(kcal.kg-1)
TU%
Trattinichia
burseraefolia
Breu
sucuruba
4.606 3.838 12,1
Briquete
(Briquete de
resíduo de
madeira
misturado
com casca
de arroz)
4.545 3.884 10,4
Eucalyptus
sp
4.525 3.854 10,5
Costaneiras
de Pinus sp
(Madeira
com casca)
4.978 4.122 12,9
Costaneiras
de Pinus sp
(Madeira)
4.720 3.894 12,9
Costaneiras
de Pinus sp
(Casca)
5.036 4.174 12,9
Palha de
milho
3.570
Pó de serra 4.880
Aparas de
madeira
4.800
Usina de
compensado
4.424
Casca de
arroz
3.730
Bagaço de 3.700
Nome
científico
Nome
comum
PCS
(kcal.kg-1)
PCI
(kcal.kg-1)
TU%
cana
Tabela: Poder calorífico de diferentes tipos de biomassa
Quirino et al. (2005).
A tabela mostra a grande quantidade de energia gerada pela combustão
de diferentes fontes de biomassa. Essa energia, presente nesses
materiais, acaba por ser desperdiçada se a biomassa sofrer
decomposição em virtude de um descarte inadequado como lixo
comum.
O aproveitamento para a geração de energia, tanto como fonte primária
como para a produção de eletricidade, é uma prática sustentável, mas
ainda longede atingir todo o aproveitamento energético potencial que
as diversas fontes de biomassa podem fornecer.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Os diversos tipos de biomassa apresentam inúmeras
características que possibilitam o seu aproveitamento pela
sociedade. Assinale a alternativa correta acerca das utilizações da
biomassa.
A
Os óleos vegetais apresentam aplicações na
indústria alimentícia, não sendo considerados
fontes para geração de energia.
B
Os vegetais lenhosos são ótimas fontes de energia,
enquanto os vegetais não lenhosos são utilizados
como fertilizantes na agricultura sustentável por não
ter valor energético como fonte de combustível.
C
Os resíduos orgânicos podem ser fontes primárias
de energia e, quando adequadamente depositados
em aterros sanitários, podem gerar gás metano.
D
O aproveitamento da biomassa se restringe a uma
fonte de combustão para gerar energia como calor,
não sendo adequado o aproveitamento para
geração de energia elétrica.
Parabéns! A alternativa C está correta.
Todos os tipos de biomassa podem ser utilizados como fonte de
combustível e para geração de energia elétrica. No caso de
resíduos orgânicos, o seu uso direto como fonte de combustível é
capaz de gerar calor e energia elétrica. A decomposição desse
resíduo em aterros gera gás metano, uma excelente fonte de
combustível.
Questão 2
Uma importante caracterização da biomassa é o seu potencial
energético. Assinale a alternativa correta acerca do poder calorífico
superior (PCS) e do poder calorífico inferior (PCI), parâmetros
importantes para a caracterização da biomassa como fonte de
energia.
E
A utilização de biomassa como fonte de energia é
um desenvolvimento recente da sociedade, com
início nos últimos 250 anos, a partir da Revolução
Industrial.
A
O PCI leva em consideração a água líquida
produzida no processo de combustão.
B
O PCS considera o vapor produzido no processo de
combustão.
C
O PCS e o PCI têm os mesmos valores energéticos,
diferindo apenas na unidade de energia utilizada.
D
O PCS representa o poder calorífico do combustível
fóssil com a mesma composição química de
determinada biomassa.
E
Parabéns! A alternativa E está correta.
O PCI apresenta valores menores em termos energéticos, tendo em
vista que parte do calor gerado é utilizado para vaporizar a água
produzida. Nesse parâmetro, leva-se em conta a água no estado
vapor, enquanto no PCI a água produzida encontra-se como líquido.
2 - Rotas de conversão energética da biomassa
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car rotas de conversão energética da
biomassa.
Vamos começar!
A conversão energética da biomassa
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão
abordados neste módulo.
O PCI apresenta valores menores que o PCS,
levando em consideração a energia necessária para
vaporizar a água gerada no processo de combustão.

Combustão
Combustão da biomassa
A biomassa é um recurso material de origem orgânica, animal ou
vegetal, que possui energia disponível para utilização pelo ser humano.
Existem formas de liberar essa quantidade de energia para utilização
adequada desse recurso.
A seguir, trataremos das seguintes rotas de conversão energética de
biomassa:
Combustão.
Co-combustão.
Pirólise.
Gaseificação (ou gasificação).
Decomposição anaeróbica de resíduos orgânicos.
O processo de combustão da biomassa é a forma mais simples de
liberar a energia presente nesse material. Também é uma das formas
mais antigas de aproveitamento de energia pelo homem.
A queima direta de madeira ou de outras fontes orgânicas gera calor
que pode ser utilizado como fonte primária de energia ou para criar
vapor que alimentará um gerador de eletricidade.
Queima direta da biomassa como fonte de energia primária ou geração elétrica.
O tipo de biomassa mais utilizado como fonte de combustível é a
madeira, que é constituída por:
Celulose.
Hemicelulose.
Lignina.
Água.
Proteínas.
Fibras.
Matéria inorgânica (que gera cinzas).
Outros componentes.
Todos esses constituintes irão afetar o poder calorífico da madeira.
Quanto menor o teor de água na madeira, maior será a geração de
energia durante o processo de combustão.
A madeira tem uma elevada quantidade de oxigênio em sua composição
química, além, claro, do elemento carbono.
Usina de geração de eletricidade por combustão de biomassa.
No Brasil, uma excelente fonte de combustão é o bagaço de cana-de-
açúcar. As próprias usinas de produção de etanol e de açúcar têm
aproveitado esse resíduo de biomassa para a geração de energia
elétrica.
Bagaço de cana para a geração de energia por combustão.
Saiba mais
Alguns desses empreendimentos são beneficiados pelo Programa de
Incentivo às Fontes Alternativas (Proinfa).
Co-combustão
Aspectos da co-combustão da biomassa
No processo de co-combustão, a biomassa é queimada juntamente com
outro combustível. Normalmente, usinas que queimam o carvão mineral
como combustível substituem parte desse material por biomassa.
A co-combustão é uma das técnicas mais vantajosas para utilização da
biomassa e redução do uso de combustíveis fósseis. Entre as principais
vantagens, podemos destacar o baixo custo e a redução das emissões
de CO2, SOX e NOX pela combustão e redução das emissões de CH4,
NH3, H2S e outros gases resultantes da decomposição anaeróbia da
biomassa.
Além disso, a co-combustão da mistura de carvão e biomassa oferece
também como vantagem o aumento da participação de fontes
renováveis na geração de energia (SAHU; CHAKRABORTY; SARKAR,
2014).
Quanto maior a proporção de biomassa, menor a
emissão de gases de efeito estufa (GEE). Contudo, a
co-combustão de misturas de carvão-biomassa
apresenta os melhores resultados para um máximo de
20% em massa de biomassa. Estima-se que a
utilização de 10% de biomassa na co-combustão com
o carvão mineral poderá reduzir de 45 a 450 milhões de
toneladas as emissões de CO2 até 2035 (SAHU;
CHAKRABORTY; SARKAR, 2014).
A co-combustão da biomassa é uma das melhores formas de se
aproveitar esse tipo de material. Além de utilizar uma fonte renovável de
energia, a co-combustão gera economia, tendo em vista o menor preço
da biomassa em relação ao combustível principal do processo, e reduz a
emissão de CO2, por reduzir a queima de combustíveis fósseis.
A pirólise da biomassa
Processo de pirólise
A pirólise consiste em um processamento no qual a fonte de biomassa
tem uma queima controlada, em ausência ou com baixa quantidade de
oxigênio.
Esse processamento por meio do calor provoca a quebra das moléculas
maiores de biomassa em moléculas menores, resultando também em
óleos e coprodutos com um potencial energético mais elevado que a
fonte original da biomassa.
Exemplo
Um exemplo de pirólise é a produção do carvão vegetal: a madeira é
queimada de forma controlada em fornos fechados, com baixa
admissão de oxigênio. O carvão vegetal tem um poder calorífico mais
elevado que a madeira original.
Esse processo de pirólise para a produção de carvão vegetal é
demorado, podendo ser processado ao longo de horas ou dias, com
uma taxa de aquecimento muito lenta.
Embora represente uma boa alternativa como combustível que aproveita
a biomassa, a produção de carvão vegetal no Brasil pelo processo de
carbonização tem gerado o desmatamento em extensas áreas de
florestas nativas, além de utilizar mão de obra em condições análogas à
da escravidão, principalmente em regiões rurais e menos favorecidas do
país.
Fornos para a produção de carvão vegetal: pirólise lenta da madeira.
Um processo de pirólise adequadamente controlado, com variação da
taxa de aquecimento um pouco mais elevada do que na carbonização e
com menor tempo de processo (entre 5 e 30 minutos), pode gerar mais
do que um produto. A pirólise da madeira em ambiente com pouco
oxigênio, com temperaturas na faixa de 600°C, durante no máximo 30
minutos, gera gás combustível, biocarbono (biochar)e bio-óleo
combustível.
Veja a imagem a seguir para entender melhor:
Processamento de biomassa por pirólise.
Produtos obtidos por pirólise de biomassa
O processo de pirólise gera, além de produtos sólidos, alguns
combustíveis líquidos e gás combustível. Vamos conhecer alguns dos
produtos da pirólise da madeira.
Queima do carvão vegetal para obter energia.
Carvão vegetal
O carvão vegetal é um combustível sólido obtido após o
processo lento de pirólise da madeira. Utilizado principalmente
como combustível em aquecedores, em churrasqueiras e
fogões a lenha, ou seja, como uma fonte primária para
fornecimento de energia. O carvão vegetal também pode ser
utilizado em siderurgia e na forma de carvão ativado em
Medicina ou como adsorvente de substâncias químicas.
Biocarbono (biochar) utilizado para aumento da produtividade agrícola.
Biocarbono (biochar)
O termo biochar ou biocarbono refere-se ao carvão vegetal
produzido pelo processo de pirólise com o objetivo de
aumentar a fertilidade dos solos. Esse material tem sido
pesquisado e utilizado como um corretivo do pH do solo com
capacidade de aumentar a produção agrícola.
Bio-óleo obtido através de processo de pirólise.
Bio-óleo
O bio-óleo é um líquido negro e viscoso, utilizado como fonte
primária de energia ou fonte combustível para processos de
geração de energia. Além da aplicação como combustível, o
bio-óleo pode ser utilizado como substituto de resinas
fenólicas e flavorizante para o aroma defumado na indústria
alimentícia.
Retirada de gás de um aterro sanitário.
Biogás de pirólise
O termo biogás também é empregado para o gás obtido nos
aterros sanitários. Aqui estamos nos referindo ao gás
combustível gerado por processo de pirólise, também
identificado como biogás em alusão à sua origem orgânica. O
gás é composto por CO, CO2, hidrogênio e hidrocarbonetos de
baixa massa molar (FÉLIX et al., 2017). Parte dos compostos
presentes são inflamáveis, garantindo a utilização do gás como
combustível.
O processo de gasei�cação da
biomassa
Etapas do processo
O processo de gaseificação da biomassa gera um gás denominado gás
de síntese (syngas). Esse gás contém principalmente moléculas de H2
(gás hidrogênio) e de CO (monóxido de carbono).
O processo possui uma etapa de pirólise com parâmetros de
temperatura e taxas de aquecimento ajustados para que haja a
volatilização de compostos presentes na biomassa. Além dessa etapa,
outras fases do processo levam a uma quebra e reação dos compostos
presentes a partir de uma série de reações químicas. O gás é gerado ao
final.
As condições de temperatura e de processamento variam de acordo
com a biomassa utilizada e com o tipo de reator. De modo geral,
podemos dividir um processo de gaseificação de biomassa em quatro
etapas:
 Secagem
Nessa etapa, ocorre o aquecimento da matéria-
prima que tem como finalidade diminuir o teor de
umidade presente no material.
 Pirólise
Nessa etapa, ocorre o aquecimento da biomassa
em temperaturas mais elevadas e com baixa
quantidade de oxigênio, com o objetivo de
promover a vaporização dos compostos voláteis
presentes. Os voláteis gerados possuem
hidrocarbonetos gasosos, vapor de alcatrão,
monóxido de carbono, hidrogênio, vapor d’água e
outras substâncias em menor quantidade,
dependendo da biomassa utilizada.
 Combustão
Nessa etapa, ocorre a combustão necessária ao
processo a fim de fornecer energia para sustentar
as demais etapas da gaseificação. Há uma queima
do material, utilizando em alguns projetos o próprio
gás gerado, em presença de oxigênio.
 Obtenção do gás de síntese (syngas)
Nessa fase, ocorre uma série de etapas reacionais
em que é obtido um gás combustível resultante da
transformação do carbono, dos hidrocarbonetos
voláteis e do vapor d’água. Esse gás possui
principalmente hidrogênio molecular (H2) e
ó id d b (CO) A i ã í i
Observe abaixo um diagrama de obtenção de gás de síntese a partir da
etapa de pirólise da biomassa.
Diagrama de obtenção do gás de síntese.
Processo de Fischer-Tropsch (FT) para transformação do gás
de síntese
Na década de 1920, os cientistas alemães Franz Fischer e Hans Tropsch
desenvolveram um processo, baseado em uma série de reações com as
moléculas pequenas do gás de síntese (CO e H2), capaz de produzir
moléculas maiores de hidrocarbonetos líquidos, ceras e sólidos.
Combustível sintético.
A partir da evolução do processo FT, é possível produzir combustíveis
sintéticos alternativos, como gasolina, diesel, querosene e moléculas
mais complexas com elevados pesos moleculares. Os produtos obtidos
monóxido de carbono (CO). A composição química
e os percentuais de moléculas presentes
dependerão do tipo de projeto do gaseificador e da
biomassa utilizada.
dessa forma têm origem em biomassa, sendo, portanto, menos nocivos
ao meio ambiente do que seus equivalentes derivados do petróleo.
Reações do processo FT
Veja a diferença entre a produção de parafinas e olefinas:
Para�nas
A utilização de moléculas de CO, com uma quantidade 
de moléculas de H2, produz moléculas de alcanos, também
conhecidos como parafinas.
Ole�nas
Para uma relação de moléculas de CO com de moléculas de
H2 haverá a obtenção de moléculas de alcenos, também
conhecidos como olefinas.
A imagem a seguir mostra um diagrama de obtenção de combustíveis a
partir do processo FT:
n 2n + 1
n 2n
Produção de combustíveis sintéticos líquidos pelo processo FT.
Decomposição anaeróbica de
resíduos para produção de biogás
Decomposição de material orgânico em aterros sanitários
A decomposição do material orgânico em aterros sanitários gera um
gás com elevado potencial energético, denominado biogás. O conteúdo
do gás produzido é principalmente metano (CH4).
Um aterro sanitário funciona de forma parecida a um reator biológico. A
decomposição anaeróbica gera, além do metano, outros gases, como o
CO2. Todo esse metano produzido não pode ser liberado para a
atmosfera, em virtude de seu elevado potencial como gás gerador de
efeito estufa.
O gás recolhido é tratado, purificado e encaminhado para utilização
como fonte de combustível. Importante salientar que o poder calorífico
do gás gerado é bastante superior ao material orgânico original.
Produção de gás metano em aterro sanitário na Itália.
Produção de gás combustível por decomposição de
excrementos de gado
Uma rota de transformação energética importante é a decomposição
anaeróbica dos excrementos de gado para a geração de biogás. Cabe
salientar que o esterco gerado e deixado nos pastos ou tratado de forma
inadequada produz metano, que chega diretamente até a atmosfera,
contribuindo de forma acentuada para o efeito estufa.
As modernas fazendas agropecuárias recolhem os dejetos gerados
pelos animais e direcionam o material para tratamento em
biodigestores. O gás gerado é tratado, purificado e encaminhado para a
geração de energia, como fonte de combustão, fonte de calor em
sistemas de aquecimento ou para produção de energia elétrica.
Biodigestão de esterco de gado: rota para produção de energia.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
A pirólise da biomassa produz mais de um tipo de material ao final
de seu processo. Em um reator para pirólise ocorrem vários
processos que incluem a secagem do material e a combustão
controlada de forma a produzir as substâncias adequadas para
posterior aproveitamento energético. Assinale a alternativa correta
acerca do processo de pirólise.
A
Produz essencialmente carvão vegetal com elevado
poder calorífico, tendo em vista a combustão da
biomassa com elevada concentração de oxigênio no
interior do reator pirolítico.
B
De acordo com o ajuste dos parâmetros de
processo, que ocorre com baixa concentração de
oxigênio, a pirólise rápida produz gás combustível,
bio-óleo e biochar.
Parabéns! A alternativa B está correta.
O processo de pirólise rápida volatiza os hidrocarbonetos que, ao
resfriarem, geram o bio-óleo. Alémdisso, é gerado gás de síntese e
um resíduo de carbono sólido, denominado biochar (ou biocarbono),
utilizado como fertilizante e corretor de características físico-
químicas do solo.
Questão 2
Uma importante rota de transformação energética da biomassa é o
processo de gaseificação. Além da gaseificação, o gás de síntese
produzido pode sofrer uma transformação química a partir do
processo FT. Assinale a alternativa correta acerca da gaseificação e
do processo.
C
Os produtos obtidos no processo pirolítico
apresentam um potencial calorífico menor do que a
biomassa que os origina, mas oferecem uma
combustão mais limpa.
D
O processo de pirólise deve ser sempre seguido por
um processo de decomposição anaeróbica dos
produtos, como forma de elevar o poder calorífico
dos materiais.
E
O processo de pirólise para a produção de carvão
vegetal no Brasil é uma das práticas mais
sustentáveis, tendo em vista que utiliza somente
madeira de reflorestamento.
A
O gás de síntese possui moléculas de longa cadeia
que são quebradas pelo processo FT.
B
O gás de síntese possui moléculas de longa cadeia
que sofrem combustão pelo processo FT.
Parabéns! A alternativa D está correta.
O processo FT produz principalmente alcanos e alcenos, que são a
base dos combustíveis sintéticos. Esse processo usa como fonte o
gás de síntese, obtido do processo de gaseificação de biomassa e
que contém essencialmente monóxido de carbono (CO) e gás
hidrogênio (H2).
3 - Tecnologias e sistemas de produção de energia a partir de
biomassa
Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar tecnologias e sistemas de produção de
energia a partir de biomassa.
C
O gás de síntese possui moléculas de longa cadeia
que passam por destilação e condensação pelo
processo FT.
D
O gás de síntese possui essencialmente monóxido
de carbono e gás hidrogênio que originam
moléculas de longa cadeia pelo processo FT.
E
O gás de síntese possui moléculas de cadeia curta
que são reduzidas a monóxido de carbono e
hidrogênio pelo processo FT.
Vamos começar!
Tecnologias para obtenção de
energia a partir da biomassa
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão
abordados neste módulo.
Usinas termoelétricas e a biomassa
Tecnologias que utilizam as diferentes rotas de transformação
da biomassa
A biomassa é uma fonte importante de energia. O aproveitamento de
boa parte do potencial energético da biomassa é realizado a partir de
diferentes tecnologias e sistemas.
Comentário
Nesse ponto, vamos abordar as tecnologias utilizadas em alguns
processos e rotas de transformação energética de biomassa.
Vimos que inúmeras rotas são capazes de aproveitar a energia da
biomassa. Essas rotas representam diferentes tecnologias para que o
processamento da biomassa seja capaz de liberar energia para o
consumidor.
Veja, a seguir, as tecnologias que utilizam as diferentes rotas de
transformação da biomassa para fins energéticos.

Tecnologias para a combustão da biomassa
São as usinas termoelétricas a biomassa.
Tecnologias para a co-combustão da biomassa
São usinas e processos energéticos que queimam a biomassa
juntamente com outros combustíveis, normalmente de origem
fóssil.
Tecnologias para a pirólise de biomassa
São os processadores de biomassa que promovem a
combustão controlada em ausência ou em baixa quantidade de
oxigênio, gerando diferentes produtos com conteúdo
energético mais elevado que a biomassa.
Tecnologias para a gasei�cação da biomassa
São os reatores capazes de produzir gás combustível a partir
da biomassa.
O uso mais direto e mais antigo para a biomassa como fonte de energia
é a sua combustão direta. A queima da biomassa fornece o calor
necessário para a geração de vapor ou para suprir as demandas
energéticas de outras máquinas térmicas.
As usinas geradoras de eletricidade por fonte térmica são chamadas de
termoelétricas. A biomassa vem sendo utilizada como uma importante
fonte de combustível para as termoelétricas. Vamos olhar um pouco
mais de perto essa tecnologia para a geração de eletricidade.
Funcionamento de uma termoelétrica
O princípio do funcionamento de uma termoelétrica é o mesmo, seja ela
alimentada por biomassa seja por combustível fóssil. Outra classe de
usinas termoelétricas são as usinas nucleares, que têm o mesmo
princípio, mas com a energia sendo fornecida por processo de fissão
nuclear, não por combustão.
Tradicionalmente, nas termoelétricas, funcionam da seguinte maneira:
Observe a imagem para entender melhor esse processo:
Termoelétrica por queima de combustível.
Biomassa nas usinas termoelétricas
Sendo um material combustível, a biomassa tem sido utilizada como
fonte de energia para alimentar usinas termoelétricas.
 Etapa 1
A fonte de combustível libera calor utilizado para
aquecer e vaporizar um fluido, normalmente água.
 Etapa 2
O vapor d’água é direcionado para turbinas
geradoras de eletricidade, transformando sua
energia térmica em energia cinética.
 Etapa 3
A rotação das turbinas pelo vapor converte a
energia cinética em energia elétrica.
Saiba mais
No Brasil, o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas (Proinfa)
financia projetos de termoelétricas que utilizam esse tipo de
combustível.
Um tipo de biomassa bastante recorrente para esse fim é o bagaço de
cana-de-açúcar, em virtude de sua abundância como resíduo da
indústria do álcool e açúcar, além de seu poder calorífico. A utilização
do bagaço de cana também resolve um problema de produção de
resíduo, que nesse caso é bem aproveitado para fins de geração de
energia.
Usina termoelétrica a biomassa no Brasil.
Processos de co-combustão de
biomassa
Co-combustão de biomassa nas indústrias
Os processos de co-combustão de biomassa, para a geração de
eletricidade, ocorrem em plantas termoelétricas que têm o mesmo
princípio de funcionamento dos processos que utilizam somente
biomassa.
A vantagem da co-combustão é o de substituir (em
parte) os combustíveis não renováveis utilizados em
termoelétricas.
Além da utilização em termoelétricas, existem vários processos
industriais que necessitam de uma fonte de calor primária e que podem
ser sustentados por uma co-combustão de biomassa. Entre esses
processos, temos:
Caldeiras ou geradores de vapor.
Processos de secagem de materiais cerâmicos.
Processos de moldagem de polímeros.
Processos de fundição de metais.
Variados tratamentos térmicos.
Produção de vidro.
Produção de alimentos.
Na imagem a seguir, veja um desses processos:
Queima de carvão com biomassa para fornecer energia na forma de calor.
As caldeiras são equipamentos geradores de vapor destinados à
produção de vapor com a pressão superior em relação à pressão
atmosférica, utilizando alguma fonte de energia. Esse vapor é utilizado
nas indústrias para movimentar máquinas térmicas e gerar calor. As
caldeiras são responsáveis pela transferência da energia armazenada
nas fontes de combustíveis para a água e, posteriormente, para a sua
finalidade.
Importante salientar que a co-combustão também pode utilizar gás de
síntese, que é um produto da transformação energética da biomassa,
para a geração de energia em conjunto com outros combustíveis.
Caldeira de vapor por carvão mineral pode utilizar co-combustão de biomassa.
Tecnologia para a pirólise de
biomassa
Reatores para a pirólise da biomassa
No processo de pirólise, a queima controlada da biomassa em um reator
com baixa admissão de oxigênio gera gás combustível, hidrocarbonetos
líquidos e material sólido (biocarbono ou biochar), materiais com
conteúdo energético superior à biomassa.
Diferentes concepções de reatores são utilizadas para a aplicação do
processo de pirólise, tendo como produtos, de forma geral, um gás
combustível, o bio-óleo e um resíduo de carbono, o biochar. O fluxo geral
do processo de pirólise pode ser representado pela imagem a seguir:
Processo geral de pirólise de biomassa.
Existem diferentes designs de reatores para o processo de pirólise debiomassa.
Reator de leito �uidizado borbulhante
É quando são formadas bolhas de gás de processo em contato
com um leito fluido de material sólido.
Reator de leito �uidizado circulante
É quando as partículas de biomassa e os gases do processo
circulam como um fluido no interior do reator.
Cone rotativo
É quando a biomassa reage no interior do reator cônico
aquecido.
Pirólise ablativa
É quando a biomassa é comprimida contra discos rotativos
aquecidos, gerando os produtos da pirólise.
Reator de mistura de “duplo parafuso”
É quando a biomassa é misturada no interior de um reator por
um sistema semelhante a um parafuso duplo.
Pirólise a vácuo
É quando o processo de pirólise ocorre no interior de um reator
a vácuo.
Observe o esquema de um reator de leito fluidizado borbulhante
utilizado no processo de pirólise:
Reator de pirólise de leito fluidizado borbulhante.
A imagem a seguir mostra o conceito do processo por pirólise ablativa:
Pirólise ablativa.
O princípio do processo de pirólise por cone rotativo está representado
na imagem abaixo:
Pirólise por cone rotativo.
Reatores para a gasei�cação da
biomassa
Tipos de processos para gasei�cação
Uma importante rota energética para a transformação da biomassa é a
gaseificação. Nesse processo, a biomassa é transformada em gás
combustível, normalmente denominado por gás de síntese ou syngas.
Existem diferentes processos para a gaseificação da
biomassa. Essa tecnologia vem evoluindo bastante,
embora mantenha os princípios básicos do processo,
qualquer que seja o tipo de reator utilizado.
O processo de gaseificação pode ser realizado em diferentes processos,
levando a resultados diferentes quanto à composição do gás produzido.
A escolha do reator leva em consideração o tipo de matéria-prima a ser
utilizada, as condições operacionais, a composição desejada do gás
resultante e os custos de produção envolvidos.
Os reatores para gaseificação podem ser classificados de acordo com
diferentes critérios (RENDEIRO et al., 2008):
Quanto ao suprimento de calor para o reator 
Existem dois tipos de reator de acordo com a fonte:
Fonte interna – Parte de biomassa é queimada dentro do
reator para gerar calor.
Fonte externa – Calor produzido externamente ao reator e
introduzido via trocador de calor.
Existem dois tipos de reator de acordo com a pressão:
Pressurizados – Pressão interna muito superior à pressão
atmosférica.
Atmosférico – Pressão interna levemente abaixo da pressão
atmosférica.
Existem três tipos de reator de acordo com o suprimento:
Com suprimento de ar.
Com suprimento de oxigênio.
Com suprimento de vapor de água.
Existem três tipos de reator de acordo com o arranjo:
Leito fixo – A biomassa fica apoiada numa grelha.
Leito fluidizado – Biomassa fica em suspensão.
Reagentes pré-misturados – Biomassa e oxidante são
misturados previamente e, então, injetados no reator.
Quanto à pressão interna do reator 
Quanto ao suprimento de oxidante 
Quanto ao arranjo do reator 
Parâmetros como a composição da biomassa, teor de umidade em base
úmida (%bu), teor de enxofre ou de outros contaminantes, o teor de
cinzas em base seca (%bs), a massa específica aparente e a
granulometria influenciam na escolha do reator mais adequado para a
gaseificação. A tabela a seguir mostra os parâmetros adequados para
cada tipo de reator (RENDEIRO et al., 2008).
Tipo de
gaseificador
Extração
por
baixo
Extração
por
cima
Leito
fluidizado
R
m
Tamanho
(mm)
20-100 5-100 10-100
Teor de
umidade
(%bu)
<20% <50% <40%
Teor de
cinzas (%bs)
<5% <15% <20%
Massa
específica
aparente
(kg/m3)
>500 >400 >100
Temperatura
de fusão da
cinza (°C)
>1.250 >1.000 >1.000
Tabela: Requisitos para biomassa para diferentes tipos de gaseificadores.
Rendeiro et al. (2008).
Reatores de leito �xo para gasei�cação da biomassa
Os reatores de gaseificação com leito fixo possuem uma grelha porosa
que acomoda a biomassa. Por meio dessa grelha, os gases, tanto
externos quanto os voláteis, da biomassa podem fluir livremente.
Veja a seguir os quatro tipos de retirada de gás em um reator de
gaseificação por leito fixo.
Updraft
Extração do gás por cima da biomassa.
Downdraft
Extração de gás por baixo da biomassa.
Cross draft
Extração de gás na secção transversal.
Multiestagiado
Reator de gaseificação multiestagiado
A imagem a seguir mostra um reator de leito fixo com retirada do gás
produzido por baixo (downdraft).
Reator de leito fixo com retirada de gás de síntese na parte inferior.
Reatores de leito �uidizado para gasei�cação da biomassa
A fluidização otimiza o contato entre as partículas sólidas de biomassa
e os gases. A circulação, a mistura e as taxas de reação são
melhoradas, assim como o processo de transferência de calor.
Esse tipo de reator também aceita uma faixa mais ampla de
granulometria da biomassa, podendo operar até mesmo com pó de
biomassa.
Os reatores de leito fluidizado operam de forma aproximadamente
isotérmica, com temperaturas na faixa de 700°C a 900°C.
Existem dois tipos principais de reatores de leito fluidizado: leito
borbulhante e leito circulante. As imagens a seguir mostram a
configuração de um reator de leito borbulhante e de um reator de leito
circulante.
Reator de leito borbulhante.
Reator de leito fluidizado circulante para gaseificação da biomassa.
Veja, na imagem a seguir, uma planta de gaseificação de biomassa.
Planta de gaseificação de biomassa.
Geração de energia a partir do gás de
síntese e do bio-óleo
Uso do bio-óleo para a geração de energia
Vimos que a pirólise da biomassa gera como produtos o gás de síntese,
bio-óleo e o biochar. A gaseificação produz gás de síntese. O gás de
síntese e o bio-óleo são fontes mais energéticas que a biomassa que os
origina.
A partir desses dois materiais podemos gerar energia na forma de calor
ou na forma de eletricidade.
O bio-óleo pode ser utilizado como fonte de
combustão para a geração de calor ou pode alimentar
processos para a geração de eletricidade em usinas
termoelétricas. O uso de bio-óleo em substituição aos
derivados de petróleo em algumas aplicações pode
reduzir de forma significativa a emissão de CO2.
Para a geração de energia elétrica, o bio-óleo pode ser fonte energética
para gerar vapor ou para a aplicação em turbinas a gás. Veremos essas
formas de geração mais adiante, quando abordarmos o aproveitamento
do gás de síntese.
Uso do gás de síntese para geração de energia
A produção de calor e de energia elétrica com a utilização do gás de
síntese é possível através da queima dessa substância, da mesma
forma como ocorre com o bio-óleo.
São utilizados arranjos e equipamentos que incluem turbinas,
compressores, queimadores, geradores, trocadores de calor e outros
com o objetivo de aumentar o rendimento termodinâmico.
Um ponto importante a se destacar é que o gás de síntese é uma
tecnologia antiga. Na década de 1920, foi inventado o aparelho para a
produção de gás combustível. Esse aparelho, o gasogênio (gerador de
gás), que teve significativa importância durante a Segunda Guerra
Mundial, fornecia gás de síntese como fonte de energia até mesmo para
automóveis.
Automóvel movido a gás de síntese com gasogênio acoplado.
A conversão do gás de síntese em eletricidade pode ser realizada pelos
geradores a vapor, uma forma mais tradicional e normalmente utilizada
em termoelétricas ou mais recentemente a partir de turbinas a gás
geradoras de eletricidade.
As turbinas geradoras a gás têm uma eficiência de conversão mais
elevada e vêm se tornando o principal equipamento para a geração
elétrica a partir do gás de síntese.
Nas turbinas a gás, o fluido de trabalho é uma mistura dos gases da
combustão da fonte combustível. Nesse caso, a fonte é o gás de
síntese.
Atenção!
O termo turbina a gás não se refere ao estado do combustível, mas ao
fluido de trabalho.
Assim, a turbina pode ser alimentada por combustíveis sólidos, líquidos
e gasosos. A rotação da turbina, implementada pelo gásde trabalho, é
responsável pela geração de eletricidade.
Veja a diferença entre as turbinas a vapor (menos eficientes) e as
turbinas a gás nas imagens a seguir.
Turbina a vapor.
Turbina a gás para a geração de eletricidade: maior eficiência.
Em plantas de geração mais modernas, é possível combinar a geração
de eletricidade por turbina a gás e por turbina a vapor. Nesse caso, o
calor gerado pela operação da turbina a gás é utilizado para a geração
de vapor que irá movimentar a turbina a vapor. Nas plantas combinadas,
a movimentação da turbina a gás pode ser por queima de gás de
síntese.
Geração combinada de eletricidade: turbina a gás e turbina a vapor.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
O aproveitamento de energia da biomassa se dá através de
diferentes processos e tecnologias. A combustão e a co-combustão
são as formas mais diretas e tradicionais de aproveitamento de
energia dessas fontes.
Assinale a seguir a alternativa correta acerca da tecnologia para a
combustão e co-combustão.
A
Os processos de combustão e de co-combustão
exigem tecnologias totalmente distintas, com a
combustão sendo empregada para a geração de
vapor em termoelétricas e a co-combustão sendo
empregada como fonte de calor em boilers.
Parabéns! A alternativa C está correta.
As formas de aproveitar a energia por combustão e por co-
combustão são semelhantes, utilizando essencialmente os
mesmos equipamentos, tanto para geração de calor quanto para a
geração de eletricidade em usinas termoelétricas. Na co-
combustão a queima da biomassa ocorre em conjunto com outro
combustível, normalmente de fonte fóssil.
Questão 2
B
Os processos de combustão e de co-combustão
exigem tecnologias semelhantes, como a geração
de eletricidade em termoelétricas, com a diferença
de a co-combustão estar sempre associada a um
processo de pirólise.
C
Os processos de combustão e de co-combustão
exigem tecnologias semelhantes, como a geração
de eletricidade em termoelétricas, com a diferença
de a co-combustão estar sempre associada à
queima da biomassa com outra fonte de
combustível.
D
Os processos de combustão e de co-combustão
exigem tecnologias distintas, com a combustão
sendo utilizada somente para a geração de calor
como fonte primária e a co-combustão para a
geração de eletricidade.
E
Os processos de combustão e de co-combustão
exigem tecnologias distintas, com a combustão
sendo utilizada somente para a geração de calor
como fonte primária e a co-combustão para a
geração de energia a partir da queima com baixa
concentração de oxigênio no reator.
Uma interessante opção para a geração de eletricidade são as
turbinas geradoras a gás. Essa tecnologia opera de forma
semelhante aos geradores tradicionais a vapor nas termoelétricas,
mas apresenta algumas particularidades. Assinale a seguir a
alternativa correta acerca dos geradores elétricos por turbina a gás.
Parabéns! A alternativa A está correta.
As turbinas a gás operam com os gases de combustão, podendo
usar combustíveis líquidos, gasosos e até sólidos como fonte de
energia. Essa tecnologia é bastante aplicada, tendo como fonte o
gás de síntese como combustível.
A
Apresentam maior eficiência energética, sendo o
fluido de trabalho originado dos gases de
combustão da fonte de energia.
B
Apresentam maior eficiência energética, sendo o
fluido de trabalho o próprio gás combustível injetado
no equipamento.
C
Apresentam menor eficiência energética que as
turbinas a vapor, mas têm custo de operação muito
menor.
D
São equipamentos que só podem operar utilizando
fonte de combustível gasoso, fato que nomeia o
processo.
E
Trata-se de uma tecnologia nova e que ainda está
em fases de estudo, apresentando como
desvantagem, o menor aproveitamento de energia
no sistema de geração.
4 - O uso de resíduos sólidos para �ns energéticos
Ao �nal deste módulo, você será capaz de analisar o uso de resíduos sólidos para �ns
energéticos: aterros sanitários, combustão, gasei�cação e pirólise.
Vamos começar!
Geração de energia a partir de
aterros sanitários e por outros
processos de tratamento de lixo
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão
abordados neste módulo.

A disposição e o aproveitamento dos
resíduos sólidos
Disposição de resíduos em aterro sanitário
A disposição adequada do lixo é um desafio, tendo em vista a enorme
variedade de resíduos, em suas diferentes composições, produzida pela
sociedade.
As iniciativas de reciclagem são empregadas para permitir,
essencialmente, a reutilização desses materiais.
Projetos de reciclagem adequados buscam transformar a economia
linear em uma economia circular. Veja:
Economia circular Economia linear
Além de reutilizar material em processos de reciclagem, a maior parte
dos resíduos sólidos urbanos acaba sendo depositada em aterros
sanitários.
Quando concebido de forma adequada, os aterros
podem ser fontes de geração de energia, em virtude da
presença de resíduos orgânicos que podem ser
transformados em potenciais fontes energéticas.
Outros tratamentos de resíduos sólidos urbanos, utilizando a
gaseificação e a pirólise, também são importantes como processos
geradores de produtos energéticos.
Comentário
Nesse ponto, vamos analisar a geração de energia em aterros sanitários
ou por outros processamentos de resíduos capazes de aproveitar o seu

potencial energético.
A construção de um aterro para a disposição dos resíduos sólidos deve
respeitar algumas normas para que não haja problemas ambientais
associados. Na construção de um aterro, devem ser respeitadas
distâncias do depósito formado em relação aos lençóis freáticos e
cursos d’água.
A vegetação do terreno que receberá o aterro deve ser totalmente
retirada; e o leito onde o resíduo será depositado, impermeabilizado por
mantas aplicadas sobre o solo. Também deve haver impermeabilização
na superfície do aterro, para evitar a contaminação do solo e da água.
De forma mais tradicional, um aterro pode ser construído através do
empilhamento dos resíduos, formando depósitos em formato de
colinas.
Aterro sanitário por empilhamento de resíduos.
Outra abordagem para a construção de um aterro é a utilização de valas
para a acomodação dos resíduos.
Impermeabilização de vala para depósito de resíduos em aterro sanitário.
A decomposição dos resíduos orgânicos gera o chorume, um líquido
tóxico que deve ser adequadamente armazenado e tratado, além de gás,
também denominado biogás. Esse biogás é composto principalmente
por metano (CH4).
Incineração de resíduos sólidos
Outra solução adotada para a questão do lixo gerado nas cidades é a
sua utilização como fonte de combustível em usinas para a geração de
eletricidade. Essas usinas recebem uma denominação atual de usinas
verdes. Operacionalmente, como os resíduos sólidos são bastante
heterogêneos, é necessária uma triagem dos materiais mais adequados
para a combustão. Essas usinas normalmente operam com outras
fontes de energia, como combustíveis fósseis ou gás para manter o
regime térmico adequado para a geração de energia.
Usina de incineração de resíduo sólido.
Processos de pirólise e de gasei�cação
Resíduos sólidos que se constituem fontes de carbono como plásticos,
polímeros e derivados de petróleo, além, claro, de biomassa podem
passar por processos de pirólise e de gaseificação para gerar líquidos
combustíveis (bio-óleo), gás de síntese e biochar.
Veremos em mais detalhes esse tipo de processamento de resíduos
para a geração de produtos com elevado poder energético agregado.
Interior de um reator de pirólise de resíduos sólidos.
Geração de energia a partir de
aterros sanitários
Resíduos orgânicos e a produção de biogás
A geração de gás combustível em aterros sanitários pode ser
aproveitada para a geração de energia. Esse gás, constituído
principalmente por metano, tem um potencial de contribuição para o
efeito estufa muito mais acentuado queo CO2. Dessa forma, essa
substância não pode ser liberada para o ambiente. Seu aproveitamento
como fonte de energia é uma prática ambientalmente responsável e que
mitiga, em parte, os impactos de um aterro sanitário.
Um aterro de resíduos sólidos pode ser considerado
um reator biológico. As principais entradas são os
resíduos e a água, e as principais saídas são os gases
e o chorume. A decomposição da matéria orgânica
ocorre por dois processos: a decomposição aeróbia,
que acontece normalmente no período de deposição
do resíduo; e, posteriormente, a decomposição
anaeróbica, proveniente da redução do CO2 presente
nos resíduos (PIÑAS et al., 2016).
O gás de aterro é composto por vários gases, sendo alguns em grandes
quantidades, como o metano e o dióxido de carbono, e outros em
pequenas quantidades (traços). Os gases presentes nos aterros de
resíduos incluem metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), amônia
(NH3), hidrogênio (H2), gás sulfídrico (H2S), nitrogênio (N2) e oxigênio
(O2). O metano e o dióxido de carbono são os principais gases
originários da decomposição anaeróbia dos compostos biodegradáveis
dos resíduos orgânicos. A distribuição exata do percentual de gases
variará conforme o tempo de existência do aterro (PIÑAS et al., 2016).
O gás gerado é retirado por tubulações enterradas no leito de
decomposição dos resíduos e que chegam à superfície do aterro
sanitário.
Anaeróbia
O mesmo que anaeróbico: organismo que cresce e se reproduz em
ambiente sem a presença de O2.
Planta de produção de biogás em aterro sanitário na Sicília, Itália.
Na superfície, esse gás é tratado para retirar substâncias indesejáveis
ao processo de geração de energia, como contaminantes contendo
enxofre. Após a adequação do gás combustível, a substância é
direcionada para os geradores de eletricidade. O fluxo do processo de
geração de energia a partir de gás de aterro está mostrado na imagem a
seguir.
Diagrama de produção de energia elétrica a partir de gás de aterro sanitário
A imagem a seguir apresenta uma termoelétrica que utiliza biogás para
a geração de eletricidade. Sua concepção geral não difere
significativamente de outras usinas termoelétricas que utilizam
combustão, a não ser pelo fato de utilizar o gás de aterro como fonte de
calor.
Termoelétrica a biogás.
Geração de biogás além do aterro sanitário
Além da geração de gás combustível nos aterros sanitários, a utilização
de biodigestores para o tratamento de dejetos de gado bovino e a
geração de biogás é uma técnica bastante disseminada em grandes
fazendas agropecuárias.
A produção desse biogás em fazenda é capaz de suprir parte das
demandas de energia da propriedade, dependendo da quantidade de
material orgânico produzido e tratado.
Produção de biogás pelo processamento do esterco de gado.
Você já percebeu que o biogás não é gerado apenas dos resíduos
orgânicos do aterro. O processo de biodigestão pode produzir metano
também a partir de dejetos de animais em empreendimentos
agropecuários e pelo uso de biomassa vegetal.
Além de gás, a biodigestão produz um líquido fertilizante que pode ser
utilizado para o cultivo de vegetais geradores de biomassa.
Fontes de geração e aplicação de biogás obtido por biodigestor.
Geração de energia: combustão de
resíduos sólidos
Incineração de lixo
Resíduos sólidos podem também ser utilizados como combustíveis e
potenciais fontes de energia para a geração de eletricidade. O lixo
utilizado para queima não precisa ser necessariamente biomassa –
embora a biomassa presente nos resíduos produzidos pelas cidades
seja uma ótima fonte combustível.
A incineração de lixo é uma alternativa aos aterros
sanitários. Nessas unidades, o lixo produzido por uma
cidade ou região passa por secagem, é armazenado e
utilizado como fonte de combustível em caldeiras
geradoras de vapor. Essencialmente, trata-se de uma
termoelétrica que utiliza lixo como fonte combustível.
Embora possa haver diferentes problemas na operação das usinas de
incineração de lixo, um dos principais desafios para esse tipo de
geração é a manutenção do poder calorífico dos resíduos, em virtude da
grande heterogeneidade de materiais.
Uma solução é o uso consorciado com outros combustíveis, inclusive de
origem fóssil. As usinas mais avançadas conseguem manter a geração
exclusivamente com o resíduo como combustível, utilizando modernos
procedimentos de triagem, secagem e homogeneização dos resíduos.
Uma das mais modernas usinas de combustão de lixo fica em Bremen,
na Alemanha. A usina de Bremen processa anualmente 550 mil
toneladas de lixo, com a geração de 270GWh de energia elétrica e
270GWh de energia térmica utilizada como fonte de aquecimento
residencial e industrial.
Geração de energia por queima de resíduos sólidos: além da biomassa.
Geração de energia: pirólise e
gasei�cação de resíduos sólidos
Processos de pirólise e de gasei�cação
Além da combustão, forma mais direta de obtenção de energia, os
resíduos sólidos que são fonte de carbono, mas não necessariamente
biomassa, podem passar por processos de pirólise e de gaseificação.
O processo de pirólise produz gás, bio-óleo e biochar. Embora bastante
utilizada como uma rota energética de transformação de biomassa, a
pirólise também é adequada para resíduos que contenham moléculas
de carbono em sua composição, como os plásticos e polímeros
derivados do petróleo, bastante presentes nos resíduos sólidos urbanos
(RSU ou municipal solid waste – MSW).
A imagem a seguir mostra a versatilidade do processo de pirólise com
os mais diversos materiais. Nesse processo, a pirólise é desenvolvida
para produzir, ao final, metano de alta qualidade, após duas etapas de
biometanização.
Diagrama de pirólise.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
O biogás é uma alternativa para a produção de energia. A
decomposição anaeróbica de certos materiais leva a um gás rico
em metano, utilizado tanto para a geração de energia térmica
quanto para produção de eletricidade em usinas termoelétricas.
Assinale a alternativa correta acerca do biogás, em relação à sua
produção.
Parabéns! A alternativa A está correta.
A
O biogás rico em metano pode ser produzido
principalmente a partir da decomposição dos
resíduos orgânicos em aterro sanitário ou em
biodigestores de dejetos da criação de gado.
B
O biogás é produzido a partir dos processos de
pirólise e contém, além de metano, o monóxido de
carbono e o propano.
C
O biogás é obtido pela queima controlada de
combustíveis fósseis em processos de co-
combustão.
D
O biogás rico em metano é obtido diretamente pelo
processo de gaseificação de vegetais lenhosos.
E
Os principais processos de obtenção direta do
biogás são pela decomposição aeróbica de
plásticos derivados do petróleo.
O biogás rico em metano ocorre pela decomposição anaeróbica de
material orgânico depositado nos aterros sanitários, para o caso
dos resíduos sólidos urbanos. Na indústria agropecuária, a
decomposição de dejetos produzidos pelo gado em biodigestores
também é uma importante fonte de produção desse gás.
Questão 2
A utilização de lixo urbano como fonte para combustão é uma
solução adotada em muitos países desenvolvidos. Nessas usinas, o
lixo produzido por uma cidade ou região passa por secagem,
armazenamento e finalmente combustão, tornando-se uma
importante fonte de energia. Apesar de ser uma solução bastante
adequada, existe um problema associado a esse tipo de geração.
Assinale a alternativa correta quanto ao PRINCIPAL problema
operacional associado à queima de lixo para a geração de energia.
Parabéns! A alternativa C está correta.
Embora a operação de uma usina de queima de lixo possa
apresentar inúmeros problemas de operação, a manutenção
uniforme da combustão é um dos maiores desafios nesse
processo. Assim, muitas usinas precisam operar com uma
mesclagem entre o lixo, que é um material bastante heterogêneo, e
A Elevada quantidade de fuligem gerada.
B Impossibilidadede queima de lixo úmido.
C
Material heterogêneo, o que requer uma
complementação com combustíveis fósseis em
algumas usinas para o processo de combustão.
D
Geração de uma grande quantidade de gases de
efeito estufa.
E
Custo do transporte do lixo até a usina geradora de
energia.
fontes de combustíveis fósseis para a manutenção do regime
térmico adequado para a geração de energia.
Considerações �nais
As diferentes formas de biomassa podem ser convertidas em energia a
partir de inúmeras rotas. Podem-se destacar a combustão e a co-
combustão, processos bastante antigos e utilizados pelo homem.
Processos mais modernos, como a pirólise e a gaseificação,
conseguem obter produtos ainda mais energéticos do que a biomassa
de origem. Esses produtos são ótimas fontes de energia, como o gás de
síntese, o bio-óleo e o carvão vegetal.
Outra importante forma de obtenção de energia é a produção de gás
combustível em aterros sanitários por decomposição anaeróbica dos
resíduos orgânicos. Esse gás combustível é bastante rico em metano
(CH4). Outra rota importante para a obtenção de gás metano é a
decomposição de dejetos de gado nas modernas fazendas
agropecuárias, utilizando biodigestores.
Podcast
Para encerrar, ouça o especialista Bruno Cavalcante di Lello falando
sobre os principais tópicos abordados.

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Leia o artigo Uso da biomassa para a geração de energia, de André
Camara, Anderson Marafon e Antônio Santiago.
Pesquise sobre a geração de energia a partir de aterros sanitários no
PDE 2030, Biogás/Biometano.
Referências
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brasileira: a dinâmica da produção do carvão vegetal em Rondon do
Pará, 2014. Confins, n. 22, 2014.
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