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FACULDADE SERRA DOURADA CAMPUS ALTAMIRA EXPERIÊNCIA APLICADA EM PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA JACKSON SANTOS TORRES FABIO PANTOJA BAIA KARLA BARRETO ALVES NEILSON DE JESUS ALVES SHIRLENE BATISTA DE LIMA SUYLAN CORRÊA MAIA JOLIABE ISRAEL PEREIRA DO NASCIMENTO FÁBRICA DE AÇAÍ AUTOSUSTENTÁVEL: GERAÇÃO DE ENERGIA ATRAVÉS DO BAGAÇO DO AÇAÍ ALTAMIRA – PA 2024 Trabalho de Experiência Aplicada em Produção e Consumo de Energia Elétrica, como requisito de nota parcial para obtenção do grau de engenharia Civil, Elétrica e Mecânica. JACKSON SANTOS TORRES FABIO PANTOJA BAIA KARLA BARRETO ALVES NEILSON DE JESUS ALVES SHIRLENE BATISTA DE LIMA SUYLAN CORRÊA MAIA JOLIABE ISRAEL PEREIRA DO NASCIMENTO FÁBRICA DE AÇAÍ AUTOSUSTENTÁVEL: GERAÇÃO DE ENERGIA ATRAVÉS DO BAGAÇO DO AÇAÍ ALTAMIRA – PA 2024 RESUMO Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma fábrica de açaí autossustentável na região de Altamira, Pará, com o objetivo de gerar energia a partir do bagaço do caroço de açaí, um resíduo abundante na região, essa proposta visa transformar esse resíduo em biomassa para produção de eletricidade, oferecendo uma alternativa sustentável ao desenvolvimento socioeconômico local, além de contribuir para a redução de emissões de carbono e promover o uso mais eficiente de recursos naturais. Os principais objetivos do estudo são: (a) entender os princípios físicos e energéticos na conversão do bagaço de açaí em biomassa; (b) demonstrar como o uso de resíduos para geração de energia pode incentivar o desenvolvimento sustentável e tecnológico na região; (c) propor um modelo operacional para a fábrica, abordando desde a coleta e processamento do bagaço até a geração de energia. Na primeira fase, realizou-se uma pesquisa sobre o histórico e os fundamentos técnicos da utilização de biomassa para geração de energia, com foco no bagaço de açaí, investigando os conceitos físicos e químicos envolvidos na secagem, combustão e conversão energética, na segunda fase incluiu a caracterização do bagaço, com levantamento de sua quantidade e viabilidade como fonte de biomassa, em seguida, foi montado o sistema de processamento, incluindo secagem natural, trituração e combustão do bagaço, também foram projetados os fornos e caldeiras necessários para queimar o resíduo, gerando vapor de alta pressão para movimentar turbinas acopladas a geradores elétricos e na fase final, o sistema proposto foi submetido a testes para avaliar sua eficiência energética. Os resultados indicam que a criação de uma fábrica de açaí autossustentável em Altamira é tecnicamente viável e oferece um impacto positivo significativo, tanto ambiental quanto socioeconômico, ao utilizar o bagaço de açaí como uma fonte de energia eficiente e sustentável. Palavras-chave: biomassa, bagaço de açaí, geração de energia, sustentabilidade. ABSTRACT This study presents the development of a self-sustaining açaí factory in Altamira, Pará, aimed at generating energy from the açaí seed pulp, an abundant local waste resource. The project proposes transforming this waste into biomass for electricity production, offering a sustainable alternative for local socioeconomic development while contributing to carbon emission reduction and promoting more efficient resource use. The main objectives are: (a) understanding the physical and energy principles of converting açaí seed pulp into biomass; (b) demonstrating how waste-to-energy processes can foster sustainable and technological development in the region; and (c) proposing an operational model for the factory, covering the collection, processing, and energy generation stages. In the first phase, the study explored the historical and technical foundations of biomass for energy, focusing on the physical and chemical principles of drying, combustion, and energy conversion. The second phase involved characterizing the açaí seed pulp, assessing its volume and viability as a biomass source, and assembling a processing system, including natural drying, shredding, and combustion. Boilers and furnaces were designed to burn the waste, generating high-pressure steam to power turbines connected to electricity generators. In the final phase, the system underwent testing to evaluate its energy efficiency. Results indicate that establishing a self-sustaining açaí factory in Altamira is technically feasible and offers significant environmental and socioeconomic benefits by using açaí seed pulp as an efficient, sustainable energy source.Keywords: biomass, açaí pulp, energy generation, sustainability. Keywords: biomass, açaí pulp, energy generation, sustainability. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 7 2 CONTEXTUALIZAÇÃO HISTÓRICA ....................................................................................... 9 a. Energia elétrica: Recurso Essencial para a Vida Humana ............................................. 9 b. Composição da Matriz Elétrica no Mundo ......................................................................... 10 c. Composição da Matriz Elétrica no Brasil ........................................................................... 10 d. Biomassa: Fonte de Energia Renovável ........................................................................... 12 e. Biomassa no Mundo ................................................................................................................ 13 f. Biomassa no Brasil e na Amazônia ..................................................................................... 14 3 CASOS DE USINAS DE BIOMASSA EM OPERAÇÕES INDUSTRIAIS NA REGIÃO AMAZÔNICA E EM OUTRAS PARTES DO MUNDO. ................................................................ 15 3.1 Usina de Biomassa de Açaí em Belém, Pará ............................................................ 15 3.2 Usina de Biomassa do Estado do Amazonas ........................................................... 16 3.3 Usina de Biomassa de Drax, Reino Unido ................................................................. 17 3.4 Usina de Biomassa de Gresham, Oregon, EUA ....................................................... 17 3.5 Usina de Biomassa de Biomass Power, Tailândia .................................................. 17 4 BAGAÇO DE AÇAÍ: A BIOMASSA PROMISSORA ........................................................... 18 4.1 Propriedades Térmicas e Poder Calorífico ............................................................... 18 4.2 Caracterização e Potencial Energético do Carroço de Açaí ................................. 18 5 PROCESSO DE CONVERSÃO E PRODUÇÃO DE ELETRICIDADE A PARTIR DO BAGAÇO DO AÇAI ........................................................................................................................... 19 5.1 Coleta e Secagem do Bagaço de Açaí ........................................................................ 20 5.2 Trituração ........................................................................................................................... 21 5.3 Combustão ......................................................................................................................... 21 5.4 Geração de Eletricidade ................................................................................................. 22 6 ESTIMATIVAS PARA O PROCESSO DE GERAÇÃO DE ENERGIA .............................. 22 7 SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL ...................................................................................... 22 8 VANTAGENS DA BIOMASSA DE AÇAÍ ...............................................................................23 9 DESVANTAGENS DA BIOMASSA DE AÇAÍ ....................................................................... 24 10 RESULTADOS OBTIDOS .................................................................................................... 24 10.1 Produção Sustentável de Energia ............................................................................... 24 10.2 Redução de Desperdício ................................................................................................ 24 10.3 Fomento ao Desenvolvimento Regional .................................................................... 25 10.4 Custos ................................................................................................................................. 25 11 CONCLUSÃO ......................................................................................................................... 26 12 REFERÊNCIAS ...................................................................................................................... 27 1 INTRODUÇÃO O interesse em investigar a criação de uma fábrica de açaí autossustentável, capaz de gerar energia a partir do bagaço do caroço de açaí, surgiu a partir da necessidade de explorar alternativas energéticas sustentáveis e de fácil implementação em regiões que dependem fortemente da produção de açaí, como Altamira, no Pará. Esse projeto foi inspirado pelas experiências acadêmicas em produção e consumo de energia elétrica e pelo uso eficiente de resíduos na geração de energia, com foco no potencial do bagaço de açaí como biomassa. O contexto em que se insere esta pesquisa é marcado por uma problemática central: apesar de o processamento de açaí gerar grandes quantidades de resíduos, como o bagaço do caroço, esses resíduos são subutilizados, representando uma oportunidade desperdiçada de aliar práticas ambientais responsáveis à geração de energia limpa. Essa situação é agravada pela dependência energética da região de Altamira de fontes externas, como a Usina Hidrelétrica de Belo Monte, que apesar de gerar grande quantidade de energia, em períodos sazonais, época de baixa dos rios torna-se insuficiente para abastecimento local. A partir desse cenário, propomos a criação de uma fábrica de açaí autossustentável, que poderia não apenas gerar sua própria eletricidade, mas também mitigar a dependência de fontes energéticas externas e reduzir os impactos ambientais da produção de energia na região. Diante desse contexto, emerge a seguinte questão: quais as vantagens que a utilização do bagaço de açaí como fonte de energia pode gerar em termos de sustentabilidade ambiental, autonomia energética e desenvolvimento socioeconômico? Os objetivos deste estudo são: (a) compreender os princípios energéticos envolvidos na conversão do bagaço de açaí em biomassa, avaliando sua viabilidade técnica e econômica; (b) analisar como a proposta de uma fábrica autossustentável pode beneficiar o desenvolvimento tecnológico e sustentável da região; e (c) propor e implementar um modelo de fábrica que inclua o processamento de resíduos de açaí para a geração de eletricidade. A metodologia aplicada neste estudo é de natureza aplicada, com abordagem quantitativa e qualitativa. Na primeira fase, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre o uso de biomassa para geração de energia e o potencial do bagaço de açaí como matéria-prima. A segunda fase envolveu a descrição do processo de secagem, trituração e combustão do bagaço, além da concepção técnica dos fornos e caldeiras que alimentariam a geração de energia elétrica. Este trabalho está organizado da seguinte maneira: apresenta-se uma contextualização sobre o cenário energético de Altamira e a relevância da biomassa para a geração de energia, detalha-se a metodologia adotada, incluindo a coleta e o processamento do bagaço e a montagem do sistema autossustentável e são discutidos os resultados obtidos nos testes de viabilidade técnica e econômica, bem como as implicações ambientais. Por fim, traz as conclusões do estudo, destacando as contribuições da pesquisa para o desenvolvimento sustentável da região. 2 CONTEXTUALIZAÇÃO HISTÓRICA a. Energia elétrica: Recurso Essencial para a Vida Humana Desempenhando um papel central em praticamente todos os aspectos da sociedade, desde o conforto doméstico até o funcionamento de sistemas industriais e serviços essenciais, a eletricidade é indispensável para o desenvolvimento social, econômico e tecnológico. Hospitais e clínicas dependem da energia elétrica para equipamentos médicos vitais, como máquinas de tomografia, aparelhos de respiração assistida e sistemas de monitoramento, armazenamento de vacinas e medicamentos em temperaturas controladas é possível graças à eletricidade. A energia elétrica possibilita aulas online, o uso de ferramentas audiovisuais e o acesso à informação por meio da internet, escolas e universidades dependem de energia para iluminação, equipamentos e infraestrutura tecnológica. Na indústria e economia a eletricidade é fundamental para a produção industrial, automatização de processos e funcionamento de máquinas, comércio e serviços utilizam energia elétrica para operar caixas eletrônicos, sistemas de pagamento e redes de internet. Na agricultura sistemas de irrigação elétrica e bombas d'água aumentam a produtividade agrícola, cadeias de armazenamento dependem de energia para refrigerar produtos perecíveis. Semáforos, iluminação pública e sistemas de metrô e trem dependem da energia elétrica, o avanço dos veículos elétricos está revolucionando o transporte sustentável. A disponibilidade de energia elétrica é diretamente ligada ao desenvolvimento humano, comunidades com acesso limitado à eletricidade enfrentam desafios significativos, como dificuldades no acesso à saúde, educação e oportunidades econômicas, a energia elétrica promove desenvolvimento econômico, geração de empregos e qualidade de vida, cidades dependem de eletricidade para funcionar eficientemente e atrair investimentos. Desafios relacionados ao uso de energia elétrica é o quesito sustentabilidade, pois reduzir o impacto ambiental é crucial, promovendo fontes renováveis e limpas como solar, eólica e hidrelétrica. Cerca de 770 milhões de pessoas no mundo ainda não têm acesso à eletricidade, segundo dados de 2022, destacando a importância de ampliar sua disponibilidade, é necessário melhorar a eficiência no uso da eletricidade para reduzir desperdícios e custos. b. Composição da Matriz Elétrica no Mundo A matriz elétrica mundial é composta por diversas fontes de energia utilizadas para gerar eletricidade, com variações significativas entre os países e regiões. O Carvão é a principal fonte em países como China e Índia, com participação de aproximadamente 60% da matriz elétrica mundial, já o gás natural é amplamente utilizado nos EUA, Europa e Rússia devido à sua menor emissão de carbono em comparação ao carvão, porém os principais desafios é altas emissões de CO₂ e impactos ambientais significativos. Quando se fala em energia hidrelétrica para esse cenário mundial apenas 16% sendo principais produtores: China, Brasil, Canadá e Noruega e para energia nuclear apenas 10% da matriz cujo principais produtores são EUA, França, China e Rússia, esse modelo tem alta densidade energética e baixas emissões diretas de carbono, o entanto enfrentam desafios que são resíduos nucleares, altos custos iniciais e riscos de acidentes. Falando em fontes renováveis não hidráulicas temos solar, eólica, biomassa e geotérmica, juntas representam aproximadamente de 12 a 15%, esse modelo em destaque a energia solar e eólica vem crescendo rapidamente devido a custos decrescentes eavanços tecnológicos, cujo principais produtores são China, EUA, Alemanha, Índia e Brasil e por último e mais importante ao nosso trabalho é a biomassa é utilizada em países como Brasil, Índia e em algumas regiões da Europa. A composição exata da matriz elétrica varia por país, por exemplo o Brasil é destaque por sua matriz majoritariamente renovável (mais de 80% de fontes como hidrelétrica, eólica e solar), enquanto países como os EUA e a China ainda têm uma dependência significativa de combustíveis fósseis. c. Composição da Matriz Elétrica no Brasil A matriz elétrica brasileira é uma das mais limpas e renováveis do mundo, com a maior parte da energia proveniente de fontes renováveis. Em 2023, aproximadamente 85% da eletricidade gerada no Brasil veio de fontes renováveis, em contraste com a média global de cerca de 30%. Para melhor entendimento da distribuição e formação de toda matriz energética do Brasil, segue a figura -01 abaixo: Figura - 01 Energia Hidrelétrica: é a principal fonte de geração de energia elétrica no Brasil, cerca de 56% da matriz elétrica (em 2023), tendo as principais usinas: Belo Monte (PA), Itaipu Binacional (PR/MS), Tucuruí (PA) e Altamira (PA), esse método possui baixa emissão de carbono, porém grandes impactos ambientais e sociais relacionados a alagamentos de grandes áreas e dependência de chuvas. Energia Eólica: Concentrada principalmente no Nordeste (Ceará, Bahia e Rio Grande do Norte), cerca de 12% no cenário nacional, sua elevada eficiência nestas regiões é devido aos ventos constantes, porém tem grande dependência de condições climáticas e necessidade de maior integração com o sistema elétrico. Energia Solar, representa aproximadamente 5% da matriz energética do pais, vem tendo um forte crescimento, tanto em geração centralizada (grandes usinas) quanto em geração distribuída (residências, comércios e indústrias), tem grande potencial devido à alta incidência solar em todo o país. Biomassa que é o tema principal do nosso trabalho, tem baixa participação e hoje apresenta cerca de 8%, a geração de energia a partir de resíduos agrícolas tem como principal astro o bagaço de cana-de-açúcar, onde tem grande aproveitamento de resíduos, já o caroço de açaí é pouquíssimo utilizado como fonte de biomassa. Energia Nuclear tem participação de aproximadamente 2% com geração realizada pelas usinas de Angra 1 e Angra 2 (RJ), possui vantagens por ser estável e não depende de condições climáticas, porém altos custos de manutenção, segurança e tratamento de resíduos. Termelétricas a Combustíveis Fósseis (Gás Natural, Óleo Diesel e Carvão) representam cerca de 15%, são utilizadas principalmente como fontes complementares em períodos de estiagem ou para suprir demandas em horários de pico, porém tem altas emissões de carbono e custo elevado. O Brasil se destaca internacionalmente pela alta participação de renováveis na matriz elétrica, reduzindo emissões de gases de efeito estufa, essa característica coloca o Brasil como líder na transição energética global. d. Biomassa: Fonte de Energia Renovável Primeiramente é importante entender o conceito de biomassa, que é uma matéria orgânica, ou seja, restos de animais e vegetais, utilizada como fonte para a geração de energia, portanto é considerada uma fonte energética renovável, uma vez que utiliza elementos naturais que possuem capacidade de regeneração, são exemplos de biomassa: materiais lenhosos, cascas e sementes de plantas e até mesmo, parte do lixo doméstico descartado pela sociedade. A utilização da biomassa para geração de energia remonta aos primeiros usos do fogo, quando a humanidade começou a queimar madeira para obter calor e luz, com o passar dos séculos, o conceito de biomassa evoluiu, abrangendo resíduos agrícolas, florestais e industriais como fontes renováveis de energia. A biomassa é empregada para a geração de energia por meio de vários processos que envolvem técnicas de diversas áreas, com destaque para a química, o funcionamento da biomassa é bastante antigo, uma vez que vários povos ancestrais já utilizavam os elementos orgânicos da natureza para a geração de energia, que por sua vez, mediante as modernizações tecnológicas, a produção de energia por meio da biomassa vem sendo aperfeiçoada. Com a crescente demanda por fontes de energia limpas e renováveis, a biomassa desempenha um papel estratégico na transição energética global, Investimentos em tecnologias de conversão e manejo sustentável são essenciais para maximizar seu potencial e minimizar impactos ambientais. Sobre os usos diversificados da biomassa podemos destacar: a produção de eletricidade e calor, que vem com a cogeração em usinas que utilizam resíduos agrícolas (bagaço de cana, casca de arroz, serragem) e sistemas de aquecimento doméstico e industrial na Europa. O Biocombustível mais utilizados é o Etanol que é produzido a partir de cana-de-açúcar (Brasil) e milho (EUA), e o biodiesel que é derivado de óleos vegetais, como soja e palma, além de gorduras animais. Sobre o Biogás que é produzido por meio da digestão anaeróbica de resíduos orgânicos, como lixo urbano e dejetos agrícolas e amplamente utilizado em países como Alemanha, Suécia e Índia e por fim o carvão vegetal que é amplamente utilizado em áreas rurais de países em desenvolvimento. e. Biomassa no Mundo A biomassa, como fonte de energia, desempenha um papel importante no panorama energético global, especialmente em países onde os recursos fósseis são menos acessíveis ou onde há uma tradição de aproveitamento de recursos naturais locais, embora sua participação na matriz energética mundial tenha diminuído ao longo do tempo devido à ascensão de combustíveis fósseis, o interesse pela biomassa tem sido revitalizado como alternativa sustentável e menos poluente, ela é uma fonte de energia utilizada de forma tradicional em diversas partes do mundo em razão, entre outros, do baixo custo de produção e da facilidade de obtenção, no entanto detém uma participação diminuta na matriz energética mundial. Seu uso vem sendo incentivado, principalmente como uma alternativa em relação ao emprego de fontes de energia mais poluentes, como o petróleo e o carvão mineral. Os dados sobre a utilização de biomassa no mundo são bastante instáveis, uma vez que o uso doméstico ainda é muito recorrente, as formas tradicionais de biomassa, como a lenha, ainda são muito utilizadas em regiões pobres do planeta, como em países subdesenvolvidos da Ásia e da África, já Brasil e EUA são líderes na produção de biocombustíveis, especialmente etanol e biodiesel, além do uso de resíduos agrícolas na geração elétrica. Há estimativas que cerca de 10% da matriz energética mundial sejam compostos por fontes de biomassa, o principal centro produtor de energia por meio de biomassa no mundo é a China, além dela, destacam-se o Brasil e a Índia como dois dos grandes mercados mundiais de biomassa. f. Biomassa no Brasil e na Amazônia O Brasil é um dos países mais avançados no uso de biomassa como fonte de energia renovável, a exploração da biomassa se consolidou no país principalmente a partir da crise do petróleo na década de 1970, quando se iniciou a busca por alternativas que garantissem autossuficiência energética. Esse movimento foi impulsionado pelo Programa Nacional do Álcool (Proálcool), que promoveu a produção de etanol a partir da cana-de-açúcar e o aproveitamento dos resíduos desse cultivo, especialmente o bagaço, para a geração de energia em usinas sucroalcooleiras. A biomassa na matriz energética brasileira representa aproximadamente 8,5% da geração de eletricidade do país, destacando-se entre as fontes renováveis, o bagaço de cana-de-açúcar é o principal insumo, responsável por grande parte da energia gerada a partir da biomassa, nosso país lidera no desenvolvimentode tecnologias de cogeração e biocombustíveis, com destaque para o etanol de segunda geração produzido a partir de resíduos agrícolas Apesar da ampla biodiversidade e da produção significativa de resíduos agrícolas, o uso de biomassa na Amazônia ainda é subexplorada, a região apresenta um enorme potencial para o desenvolvimento sustentável, especialmente por meio do aproveitamento de resíduos agroindustriais, a amazônica, apesar de sua rica biodiversidade e da grande produção de resíduos agroindustriais, como o caroço de açaí, como por exemplo em Altamira - Pará, cuja a produção de açaí é significativa, mas o resíduo gerado, o bagaço do caroço, é subutilizado e geralmente descartado, e esse subaproveitamento do bagaço representa uma oportunidade perdida, tanto em termos de geração de energia quanto de desenvolvimento local sustentável. A construção da Usina Hidrelétrica de Belo Monte na década de 2010 trouxe para a região uma infraestrutura de geração de energia em larga escala, mas também gerou controvérsias quanto ao impacto socioambiental, especialmente no que tange ao deslocamento de comunidades e alterações nos ecossistemas locais. Diante desse contexto, surge o interesse em investigar a biomassa de açaí como fonte de energia, propondo um modelo de fábrica autossustentável que transforme o bagaço do caroço em eletricidade, gerando energia limpa e diminuindo a dependência de fontes externas. Assim, o projeto de uma fábrica de açaí autossustentável visa não apenas uma solução energética renovável, mas também um modelo de desenvolvimento econômico e ambiental que fortaleça a economia local e responda aos desafios de sustentabilidade da região amazônica. 3 CASOS DE USINAS DE BIOMASSA EM OPERAÇÕES INDUSTRIAIS NA REGIÃO AMAZÔNICA E EM OUTRAS PARTES DO MUNDO. As usinas de biomassa têm desempenhado um papel significativo na transição para fontes de energia mais sustentáveis, utilizando resíduos agrícolas, florestais e industriais, essas usinas geram energia térmica e elétrica, contribuindo para a redução de emissões de carbono e o aproveitamento eficiente de materiais que seriam descartados. A seguir, sessão apresentados alguns exemplos de usinas de biomassa em operação dada especial atenção a Usina do Estado do Pará, alicerce para pesquisa deste trabalho: 3.1 Usina de Biomassa de Açaí em Belém, Pará A Usina de Biomassa de Açaí em Belém começou a operar em 2019, como um projeto pioneiro para reaproveitamento do caroço do açaí, o empreendimento foi concebido para atender à crescente demanda por energia limpa e aproveitar um dos resíduos mais abundantes do estado do Pará, dada a importância da produção de açaí para a economia local, a usina processa cerca de 300 toneladas de caroço de açaí por dia, totalizando aproximadamente 9.000 toneladas por mês, esse volume é obtido principalmente de cooperativas, pequenas agroindústrias e feiras que operam no processamento da polpa de açaí em Belém e cidades vizinhas. A usina possui capacidade instalada para gerar 5 MW de eletricidade, energia suficiente para abastecer cerca de 15.000 residências ou indústrias de pequeno porte. Os caroços processados vêm de várias fontes, incluindo indústrias de polpa localizadas na região metropolitana de Belém, pequenas comunidades produtoras em municípios próximos, como Igarapé-Miri, Barcarena e Abaetetuba, que são grandes polos de produção de açaí, resíduos gerados por feiras livres e mercados urbanos de Belém, como o Mercado do Ver-o-Peso. A energia produzida é integrada à rede de distribuição, beneficiando comunidades urbanas e rurais próximas, parte da eletricidade é usada por agroindústrias locais, como fábricas de processamento de alimentos e empresas do setor agrícola. A usina evita o descarte inadequado de toneladas de caroços de açaí, que poderiam causar impactos ambientais, como entupimento de rios e produção de metano em aterros, a biomassa do caroço de açaí é considerada carbono-neutra, ajudando a reduzir as emissões de gases de efeito estufa em comparação com combustíveis fósseis. A Usina de Biomassa de Açaí em Belém é um exemplo inovador de como resíduos locais podem ser transformados em uma fonte de energia renovável, promovendo sustentabilidade econômica e ambiental, ao mesmo tempo, ela demonstra a viabilidade de tecnologias modernas aplicadas a contextos regionais, incentivando a replicação do modelo em outras localidades da Amazônia com características similares. Apesar de sua relevância, a usina ainda não atende a uma parcela significativa da demanda regional de energia, mostrando a necessidade de expansão ou replicação do modelo. As usinas de biomassa são fundamentais para uma matriz energética mais sustentável e resiliente, na Amazônia e no mundo, elas exemplificam como resíduos antes descartados podem ser transformados em energia limpa e acessível, promovendo benefícios sociais, econômicos e ambientais, esses exemplos inspiram novas iniciativas e destacam a importância de investir em tecnologias de biomassa. 3.2 Usina de Biomassa do Estado do Amazonas A usina de biomassa do coração da Amazônia está localizada na cidade de Itacoatiara, essa cidade, situada a cerca de 270 km de Manaus, abriga iniciativas de biomassa voltadas ao aproveitamento de resíduos florestais provenientes de atividades madeireiras legalizadas, comuns na região. Itacoatiara foi escolhida devido à sua proximidade com operações florestais e à abundância de resíduos, como serragem, lascas e aparas de madeira, que podem ser utilizados de forma sustentável para a geração de energia, essa localização também facilita o fornecimento de eletricidade para comunidades isoladas próximas e contribui para o desenvolvimento econômico local, esta usina utiliza resíduos de madeira provenientes da atividade florestal legalizada, como serragem, lascas e aparas de madeira, os resíduos são processados em caldeiras modernas para gerar calor e eletricidade por meio de turbinas a vapor, sua capacidade de gerar aproximadamente 10 MW, com uma significativa contribuição para áreas isoladas onde não há acesso à rede elétrica convencional. 3.3 Usina de Biomassa de Drax, Reino Unido A Drax Power Station, localizada em North Yorkshire, é uma das maiores usinas do Reino Unido e converteu grande parte de sua capacidade de carvão para biomassa, utilizando pellets de madeira como combustível, sua capacidade instalada de geração elétrica por biomassa é de cerca de 2.600 MW, suficiente para abastecer milhões de residências. 3.4 Usina de Biomassa de Gresham, Oregon, EUA Localizada no estado do Oregon, esta usina é um exemplo de gestão eficiente de resíduos florestais e agrícolas, utilizam em seu processo Resíduos como galhos, cascas e restos agrícolas são queimados para gerar vapor, que movimenta turbinas elétricas sua capacidade instalada de cerca de 20 MW, fornecendo eletricidade para cerca de 15.000 residências 3.5 Usina de Biomassa de Biomass Power, Tailândia Esta usina utiliza resíduos agrícolas, como cascas de arroz e restos de culturas, para gerar eletricidade, os resíduos são queimados para gerar vapor, que é usado para movimentar turbinas geradoras de eletricidade, sua capacidade de geração de 9 MW, com eletricidade direcionada principalmente para comunidades agrícolas e pequenas indústrias. 4 BAGAÇO DE AÇAÍ: A BIOMASSA PROMISSORA O caroço de açaí é um resíduo agroindustrial abundante na região Amazônica, em especial Altamira no Pará, e promissor como biomassa devido às suas características físico-químicas e à alta disponibilidade, o caroço de açaí representa cerca de 80% a 85% do peso total da fruta, enquanto a polpa corresponde a apenas 15% a 20%, isso significa que para cada tonelada de fruta processada, cerca de 800 a 850 kg de caroços são gerados como resíduo, apesar docaroço de açaí possuir um alto teor de umidade inicial, variando entre 45% e 60%, dependendo do frescor e do método de extração da polpa, para uma combustão eficiente, o teor de umidade precisa ser reduzido para 15% ou menos, o que geralmente é alcançado por processos de secagem ao ar ou em secadores industriais. A densidade do caroço seco varia entre 0,6 a 0,8 g/cm³, tornando-o denso o suficiente para transporte e manuseio em aplicações energéticas. 4.1 Propriedades Térmicas e Poder Calorífico Estudos apontam que o poder calorífico médio do bagaço de açaí seco gira em torno de 17 a 19 MJ/kg, o que o coloca em uma faixa de competitividade com outras biomassas agroindustriais, como o bagaço de cana-de-açúcar e a casca de coco, esse poder calorífico indica que, ao ser queimado, o bagaço de açaí libera uma quantidade de energia suficiente para mover turbinas a vapor em sistemas de geração elétrica. A temperatura de ignição do bagaço de açaí varia entre 250°C e 300°C., esse intervalo é adequado para fornos industriais e facilita a combustão em fornos de alta eficiência, sem a necessidade de aquecimento prévio adicional. O bagaço de açaí emite uma quantidade moderada de gases, com teores menores de dióxido de enxofre (SO₂) e óxidos de nitrogênio (NOₓ) em comparação a combustíveis fósseis, contribuindo para uma queima mais limpa e sustentável. 4.2 Caracterização e Potencial Energético do Carroço de Açaí O potencial do bagaço de açaí para o uso em geração de energia, especialmente em regiões que apresentam escassez de outras fontes renováveis, eles ressaltam que o aproveitamento desse resíduo, além de reduzir o descarte inadequado, pode oferecer uma solução de baixo custo para a produção de energia elétrica em pequenas e médias escalas, beneficiando comunidades locais e indústrias regionais, o bagaço de açaí apresenta-se como uma biomassa promissora, com uma composição rica em carbono e propriedades térmicas favoráveis para a produção de eletricidade, destacando-se como uma alternativa sustentável e ambientalmente responsável para a geração de energia na Amazônia. Quando utilizado em caldeiras ou sistemas de cogeração, o caroço de açaí apresenta uma eficiência de conversão energética de até 85% quando bem processado e em condições controladas, ele pode gerar vapor de alta pressão para movimentar turbinas ou produzir calor para processos industriais. 5 PROCESSO DE CONVERSÃO E PRODUÇÃO DE ELETRICIDADE A PARTIR DO BAGAÇO DO AÇAI A criação de uma fábrica de açaí autossustentável, capaz de gerar energia a partir do bagaço do caroço de açaí, surgiu a partir da necessidade de explorar alternativas energéticas sustentáveis, neste contexto com base em pesquisas na região foi observado que uma mini fábrica recebe a processa 30 quilos de açaí por dia e a partir desse dado fizemos o dimensionamento da estimativa da produção de energia, considerando percas no processo produtivo. Coleta de dados: Com base na pesquisa em campo, e compreendendo que o caroço de açaí representa cerca de 80% a 85% do peso total da fruta, o restante, 15% a 20%, é a polpa, que é processada para produzir a poupa de açaí. Produção de açaí a partir de 30 kg de caroço: Peso total da fruta= 0,85 / 30kg = 35,29kg. A polpa representa 15% do peso total da fruta: Peso da polpa= 35,29kg × 0,15 = 5,29kg. A polpa, após o processamento com água e peneiramento, geralmente gera de 1 a 1,5 litro de açaí líquido por kg de polpa, 5,29kg × 1,5litros/kg= 7,94litros de poupa. Compreendemos o processo da quantidade de poupa do fruto, agora iremos visualizar o processo de conversão do caroço de açaí (bagaço) em eletricidade, incluindo as etapas específicas para coleta, secagem, trituração, combustão e geração de eletricidade, além de uma estimativa da produção energética para uma usina que processa 30 kg de caroço por dia. 5.1 Coleta e Secagem do Bagaço de Açaí Na nossa fábrica de açaí, após a coleta do caroço proveniente da fabricação da poupa do açaí, ele é armazenado em uma bandeja ao ar livre, onde a exposição ao sol permite redução da umidade inicial que é fundamental para a combustão eficiente, o caroço precisa ser seco para reduzir a umidade e melhorar sua combustibilidade, além da secagem ao ar livre (imagem - 02) que demanda mais tempo e depende do clima podemos também utilizar secadores industriais que são mais rápidos e eficientes. Reduzir o teor de umidade para 15% ou menos, ideal para combustão eficiente, desde modo será necessário espalhar os caroços em superfícies abertas sob o sol, secagem em leito fluidizado (imagem - 03) ou forno rotativo, onde o caroço é exposto a fluxos de ar quente que removem rapidamente a umidade, a energia utilizada pode vir de parte da biomassa processada na usina. Após a secagem, o peso do caroço pode ser reduzido em até 40% devido à perda de água. Imagem – 02 Imagem - 03 5.2 Trituração Para alcançar uma combustão completa, o caroço precisa ser triturado em tamanhos menores, geralmente entre 5 a 10 cm de diâmetro, para aumentar a superfície de contato com o oxigênio e melhorar a eficiência térmica Após a secagem, o bagaço é triturado em partículas menores para facilitar a combustão, usamos trituradores industrial de alta capacidade transformando o bagaço em partículas pequenas, pois a trituração aumenta a área de superfície do material, melhorando sua combustibilidade e garantindo um processo mais uniforme na etapa de combustão, a trituração aumenta a superfície de contato com o oxigênio, facilitando a queima completa e aumentando a eficiência térmica. O triturador pode ser manual ou elétrico e a energia utilizada pode vir de parte da biomassa processada na usina, como modelo abaixo (imagem -04) Imagem 04 5.3 Combustão O bagaço triturado é transferido para fornos de alta temperatura, onde ocorre a combustão, o calor gerado é transferido para uma caldeira, que aquece a água e gera vapor de alta pressão, o vapor gerado pelas caldeiras é o agente energético que movimentará as turbinas na próxima etapa, a temperatura inicial para a ignição do caroço é de aproximadamente 300°C. Após aignição, a temperatura pode aumentar até 700°C em caldeiras otimizadas. A combustão ocorre em temperaturas de 700°C a 1.000°C, o vapor superaquecido gerado na caldeira é direcionado para uma turbina, o vapor em alta pressão faz as pás da turbina girarem, convertendo a energia térmica em energia mecânica. 5.4 Geração de Eletricidade A turbina está conectada a um gerador que transforma a energia mecânica em eletricidade, o vapor de alta pressão é direcionado para turbinas acopladas a geradores, transformando a energia mecânica em energia elétrica. A turbina converte a energia térmica do vapor em energia mecânica, e o gerador converte essa energia mecânica em eletricidade, que é então distribuída para uso local na própria fábrica de açaí. 6 ESTIMATIVAS PARA O PROCESSO DE GERAÇÃO DE ENERGIA Considerando o poder calorífico do caroço de açaí seco é de 16 MJ/kg a 19 MJ/kg (aproximadamente 4,4 a 5,3 kWh/kg), A eficiência de conversão em uma caldeira a biomassa típica é de 20% a 25% para eletricidade. Cálculo para 30 kg/dia: Energia térmica disponível: 30 kg x 16 MJ/kg = 480 MJ/dia Energia elétrica gerada (25% eficiência): 480 MJ x 0,25 = 120 MJ/dia. Convertendo para kWh: 120 MJ ÷ 3,6 = 33,33 kWh/dia. Resultado: A usina pode gerar 33 kWh/dia, suficiente para atender o consumo diário médio de aproximadamente 9 residências ribeirinhas, considerando um consumo médio de 3 kWh por dia por residência, e da nossa fábrica consumo médio de 6 kWh por dia. 7 SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL A utilização do bagaço de açaí comofonte de energia minimiza o desperdício de recursos, que, caso contrário, seriam descartados de maneira inadequada, gerando poluição e impactos ambientais. A biomassa é uma fonte renovável, pois o cultivo de açaí pode ser mantido de maneira sustentável, permitindo um ciclo de produção de energia que não esgota os recursos naturais. Ao evitar a dependência de fontes de energia como a hidrelétrica, que pode causar danos a ecossistemas locais, a fábrica ajuda a preservar a biodiversidade da região. A geração local de eletricidade reduz a vulnerabilidade da região a cortes de energia e aumentos de tarifas, garantindo que as comunidades tenham acesso contínuo e confiável à energia, essa autonomia energética fortalece a resiliência das comunidades locais. O sucesso da fábrica pode servir como um modelo para outras indústrias no Brasil e em países tropicais, estimulando a adoção de tecnologias de geração de energia renovável em diferentes contextos, este projeto pode impulsionar a pesquisa e o desenvolvimento em tecnologias de conversão de biomassa, promovendo inovações que melhorem a eficiência e reduzam os custos. A fábrica pode se tornar um centro de educação e sensibilização para a comunidade sobre a importância da sustentabilidade e da gestão de resíduos, promovendo práticas ambientais responsáveis. 8 VANTAGENS DA BIOMASSA DE AÇAÍ Aproveitamento de Resíduos, o caroço de açaí, que geralmente é descartado de forma inadequada, pode ser transformado em uma fonte de energia, reduzindo impactos ambientais, o carbono-Neutro com a queima de biomassa emite CO₂, mas ele é reabsorvido pelas plantas durante o crescimento, equilibrando o ciclo de carbono, a redução de resíduos orgânicos, diminuindo a sobrecarga de resíduos nos aterros e evita problemas como a proliferação de pragas. Considerando os benefícios econômicos, o baixo custo por ser um subproduto do processamento do açaí, o caroço é uma matéria-prima de baixo custo, a geração de empregos, criando oportunidades em coleta, transporte e operação de usinas de biomassa, promovendo o desenvolvimento regional. A eficiência energética, com poder calorífico elevado, O caroço de açaí seco tem um poder calorífico de 16-19 MJ/kg, comparável a outras biomassas, como casca de arroz e bagaço de cana e sua versatilidade de uso, pode ser usado em diferentes formas, como combustível para caldeiras ou para produzir briquetes. 9 DESVANTAGENS DA BIOMASSA DE AÇAÍ Processamento e armazenamento, pois o teor de umidade elevado do caroço de açaí (45% a 60%), exige secagem antes da combustão, o que consome energia e aumenta os custos, a baixa eficiência energética inicial pois a conversão de biomassa em eletricidade tem uma eficiência relativamente baixa (20% a 25%), especialmente em pequenos sistemas. O valor do projeto altíssimo, pois caldeira que é responsável por queimar a biomassa e gerar vapor para movimentar a turbina o processamento de 30 kg de biomassa/dia: seria em torno de R$ 50.000 mil reais, apesar de ser de pequeno porte (variando entre 100-200 kg de vapor/hora, com eficiência de 70% a 85% (dependendo da tecnologia de combustão e do sistema de secagem do caroço). Já a turbina converte que converte a energia do vapor gerado pela caldeira em energia mecânica, que seria uma turbina de pequeno porte (variando entre 10-50 kW) seria em tono de 100 mil reais, com produção de 10-50 kW de eletricidade e seu ciclo de operação projetada para operação contínua ou intermitente, sua eficiência: 15% a 25% para pequenos sistemas de cogeração. 10 RESULTADOS OBTIDOS 10.1 Produção Sustentável de Energia Autossuficiência Energética: A fábrica deve ser capaz de atender a 100% de suas necessidades energéticas por meio da queima de bagaço de açaí, reduzindo a dependência de fontes externas, como a Usina Hidrelétrica de Belo Monte. Redução de Emissões de Carbono: A transição para uma fonte de energia renovável como a biomassa deverá resultar em uma significativa diminuição nas emissões de gases de efeito estufa associadas ao uso de combustíveis fósseis. 10.2 Redução de Desperdício Aproveitamento de Resíduos: A transformação do bagaço de açaí em energia resultará em uma redução dos resíduos que normalmente seriam descartados, promovendo uma gestão mais eficiente de recursos. Economia Circular: A fábrica pode servir como um modelo de economia circular, onde o resíduo de um processo (bagaço de açaí) se torna a matéria-prima de outro (geração de energia), otimizando o uso de recursos naturais. Educação sobre Sustentabilidade: O projeto pode aumentar a conscientização sobre a importância do reaproveitamento de resíduos, incentivando práticas sustentáveis entre os produtores de açaí e a comunidade. 10.3 Fomento ao Desenvolvimento Regional Incentivo a Práticas Agrícolas Sustentáveis: A demanda por bagaço de açaí pode incentivar os produtores a adotar práticas agrícolas mais sustentáveis, promovendo o uso responsável de recursos e a preservação do meio ambiente. Valorização da Comunidade: A interação entre a fábrica e a comunidade pode fortalecer laços sociais, promovendo iniciativas conjuntas para o desenvolvimento local e criando um ambiente de cooperação. 10.4 Custos O projeto pode estimular inovações na área de conversão de biomassa e tecnologias relacionadas, que podem ser transferidas para outras regiões, a fábrica pode se tornar um exemplo a ser seguido, inspirando outros empreendimentos a adotarem práticas sustentáveis e inovadoras na geração de energia, porem um sistema pequeno, é ideal para cogeração local de energia em uma fábrica autossustentável, com base na energia produzida podemos calcular o retorno econômico ao substituir energia comprada da rede elétrica ou ao vender o excedente. 11 CONCLUSÃO O projeto da fábrica de açaí autossustentável, com foco na geração de energia a partir do bagaço do açaí, se revela uma solução inovadora e eficaz para os desafios energéticos e socioeconômicos enfrentados pela região de Altamira, a proposta de transformar um resíduo amplamente subutilizado em uma fonte de energia renovável não apenas endereça a questão da gestão de resíduos, mas também oferece uma alternativa sustentável à dependência de fontes externas, como a Usina Hidrelétrica de Belo Monte. A conversão do bagaço de açaí em energia contribui para a redução das emissões de gases de efeito estufa, promovendo uma geração de energia limpa, além disso, minimiza o desperdício, transformando um resíduo em um recurso valioso, afábrica tem o potencial de atender suas próprias necessidades energéticas, diminuindo a dependência de fontes externas e fortalecendo a segurança energética da comunidade local, com esse projeto podemos impulsionar a geração de energia local pode reduzir os custos com eletricidade para os produtores de açaí, melhorando sua competitividade e incentivando práticas agrícolas sustentáveis. A análise técnica e econômica demonstrou que o bagaço de açaí possui propriedades favoráveis para a combustão, e o custo de produção de energia pode ser competitivo em relação a outras fontes. Em resumo, a implementação da Fábrica de Açaí Autossustentável representa uma sinergia entre a produção de alimentos, gestão de resíduos e geração de energia, promovendo um ciclo de desenvolvimento que beneficia o meio ambiente e a sociedade, alinhando com os princípios da sustentabilidade, mas também proporciona um caminho inovador para o desenvolvimento econômico da região amazônica. 12 REFERÊNCIAS Souza, S. N. M., et al. (2011). Potencial para geração de energia a partir da biomassa do caroço de açaí. Nogueira, L. A. H., & Lora, E. E. S. (2003). Dendroenergia: Fundamentos e Aplicações. Silva, G. P., & Silva, A. M. (2019). Energia Renovável na Amazônia:Oportunidades e Desafios. Rosa, L. P., & Ribeiro, S. K. (1998). Energia de Biomassa no Brasil: Status e Perspectivas. Silva, M. A., & Andrade, R. G. (2009). Tecnologia de Caldeiras e Geradores de Vapor: Aplicações em Sistemas Energéticos Ramos, D. R., & Oliveira, S. P. (2015). Caldeiras de Biomassa: Fundamentos e Aplicações. Barbosa, G. S. (2013). Caldeiras e Vaporizadores para Sistemas de Biomassa. Khan, J., & Abas, N. (2011). Turbines in Biomass Power Plants: A Comprehensive Review. Channiwala, S. A., & Parikh, P. P. (2002). Steam Turbine Design for Biomass Power Plants. Obernberger, I., & Thek, G. (2010). The Biomass Energy Handbook: Conversion and Applications of Biomass Fuels.