Trabalho-Biomassa

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Biomassa
Desde tempos imemoriais a biomassa tem sido importante como fonte energética. Os historiadores estimam que a descoberta do fogo data de 500.000 a.C., o que certamente corresponde às primeiras utilizações da biomassa (principalmente madeira de árvores) para geração de calor para cozimento de alimentos e proteção contra o frio (GUARDABASSI, 2006).
Na história da humanidade, o uso de madeira proveniente de florestas foi o grande responsável pelo desmatamento das áreas vegetais do planeta, incluindo-se aí a Europa e os Estados Unidos. Mesmo no Brasil, a destruição da Mata Atlântica e de grande parte da Floresta Amazônica é conseqüência do desmatamento indiscriminado, em grande parte para utilização da madeira como fonte de energia de forma não sustentável, seu uso sem o devido planejamento pode ocasionar não só a formação de grandes áreas desmatadas pelo corte incontrolado de árvores, como a perda dos nutrientes do solo, erosões e emissão excessiva de gases.
Por este motivo, durante muito tempo, a biomassa foi vista de forma pejorativa, como sendo um combustível para ser usado apenas por países subdesenvolvidos. Entretanto, as crises do petróleo da década de 1970 tiveram papel significativo para alterar esta visão, pois o uso da biomassa como fonte de energia passou a ser encarado como uma opção alternativa em substituição aos derivados de petróleo. A busca por alternativas eficazes de produção e distribuição de energia é um elemento essencial para o ser humano, principalmente na atual sociedade, onde os modos de consumo se intensificam a cada dia. A utilização da energia da biomassa é de fundamental importância no desenvolvimento de novas alternativas energéticas. Sua matéria-prima já é empregada na fabricação de vários biocombustíveis, como, por exemplo, o bio-óleo, BTL, biodiesel, biogás, etc, além de que essa fonte energética é renovável, pois a sua decomposição libera CO2 na atmosfera, que, durante seu ciclo, é transformado em hidratos de carbono, através da fotossíntese realizada pelas plantas. Nesse sentido, a utilização da biomassa, desde que controlada, não agride o meio ambiente, visto que a composição da atmosfera não é alterada de forma significativa. Quando produzida de forma eficiente e sustentável, a energia da biomassa traz inúmeros benefícios ambientais, econômicos e sociais quando comparados aos combustíveis fósseis. Esses benefícios incluem o melhor manejo da terra, a criação de empregos, o uso de áreas agrícolas excedentes nos países industrializados, o fornecimento de vetores energéticos modernos a comunidades rurais nos países em desenvolvimento, a redução nos níveis de emissões de CO2, o controle de resíduos, a reciclagem de nutrientes, entre outros. Quando se analisam as tecnologias de fontes energéticas alternativas renováveis, observa-se que somente a biomassa, utilizada em processos modernos com elevada eficiência tecnológica, possui a flexibilidade de suprir energéticos tanto para a produção de energia elétrica quanto para mover o setor de transportes (CORTEZ; LORA; AYARZA, 2008).
Sabendo que a biomassa poderá se tornar parte integrante da economia moderna de energia em larga escala, é notória a crescente preocupação com os impactos socioambientais que tal estratégia poderá causar a curto e longo prazos. Diversas iniciativas reconhecem há algum tempo que se a biomassa vier a desempenhar um papel decisivo nas futuras políticas energéticas, a sua produção, conversão e uso deverão ser ambientalmente aceitáveis, além de aceitas também pela população (HALL; HOUSE; SCRASE, 2005).
A questão da sustentabilidade da biomassa é de especial importância, principalmente nos países em desenvolvimento. Em muitos países, a biomassa tradicional é a fonte de energia mais utilizada para cocção e aquecimento de ambientes, principalmente por questões econômicas; porém, da maneira como é utilizada, causa impactos negativos à saúde humana e ao meio ambiente (GUARDABASSI, 2006).
Entretanto, existem oportunidades para o desenvolvimento e utilização de biomassa moderna, com benefícios em termos de qualidade dos serviços de energia, impactos na saúde humana e no meio ambiente (KAREKESI et al, 2005).
Um sistema sustentável de produção e do uso da biomassa depende dos cuidados adotados em todas as etapas do processo, desde o campo até seu uso final. A sustentabilidade pode ser definida como a “possibilidade dos sistemas energéticos se manterem saudáveis, estáveis e produtivos” (NOGUEIRA, 2005).
Somente no século XX teve início o uso da biomassa moderna, com o pioneiro programa do álcool no Brasil e a prática do reflorestamento para produção de madeira.
A biomassa denominada tradicional é utilizada como fonte de energia primária para cerca de 2,4 bilhões de pessoas em países em desenvolvimento (IEA, 2002).
Por se tratar de um combustível barato e acessível, a biomassa tradicional é muito utilizada em países e regiões mais pobres.
Neste contexto, a disseminação do uso de tecnologias “aperfeiçoadas” de conversão de biomassa tem recebido bastante interesse, em especial no continente africano. 
Já com relação às experiências com o uso de biomassa moderna, seu maior exemplo são os biocombustíveis. No Brasil, o Programa do Álcool, por meio da obrigatoriedade da utilização do etanol de cana-de-açúcar em todos os veículos leves do País, foi responsável pelo crescimento do setor sucroalcooleiro que promoveu o desenvolvimento tecnológico de processos industriais e da agroindústria, e atualmente é responsável por 700 mil empregos diretos e mais 3,5 milhões de empregos indiretos (COELHO, 2005). As vantagens econômicas da biomassa, principalmente para os países em desenvolvimento, baseiam-se no fato de ser uma fonte de energia produzida regionalmente e, portanto, colaborando para independência energética e geração de receita. Para o Brasil, por exemplo, também há o fato de que a maior parte dos equipamentos necessários para a conversão da biomassa em energia é de fabricação nacional, não havendo necessidade de importação, como acontece como outras fontes de energia. Na verdade, esta questão econômica da biomassa é uma questão estratégica, contrapondo as situações de crise mundial, que se repetem com uma frequência cada vez maior.
Outra classificação para os tipos de biomassa foi apresentada em NOGUEIRA (2005) e caracteriza a sustentabilidade da biomassa a partir da relação entre oferta e demanda. Afinal, a identificação de um sistema não-sustentável é simples e direta, porém a determinação exata da sustentabilidade de um sistema energético é mais complexa.
Por exemplo, quando a demanda de lenha supera a oferta, e o consumo/extração passa a ser maior do que a capacidade de regeneração da floresta, este sistema não é sustentável. Já a sustentabilidade do uso de recursos naturais é de mais complexa determinação, pois existem outros fatores envolvidos, necessitando uma análise criteriosa de aspectos sociais, econômicos e ambientais.
O termo biomassa foi introduzido inicialmente por Eugene Adam - é constituída pelo material produzido por todos os seres vivos (animais, vegetais, fungos e protistas) em seus diferentes processos, isto é, a matéria orgânica viva, desde quando fixa energia solar nas moléculas constituintes de suas células, passando por todas as etapas da cadeia alimentar, ou trófica (BRISTOTI E SILVA, 1993; JOHANSSON et al., 1993; WEREKO-BROBBY e HAGEN, 1996; e outros).
Alguns autores definem biomassa como qualquer material derivado da vida vegetal e que seja renovável em um período de tempo inferior a 100 anos (PROBSTEIN E HICKS, 1982; KLASS, 1998), Assim, do ponto de vista energético, o conceito geral abordado pelo CENBIO é que biomassa seria todo recurso renovável oriundo de matéria orgânica (de origem animal ou vegetal) que tem por objetivo principal a produção de energia. Tal definição claramente exclui os tradicionais combustíveis fósseis que, mesmo tendo sido derivados de matéria orgânica vegetal e animal, necessitaram de milhões de anos para sua conversão na forma que são encontrados
atualmente. Outra definição, semelhante às supracitadas, pode-se considerar a biomassa, de forma mais abrangente, como sendo todo material de origem orgânica.
Figura 1. Fluxograma das fontes de biomassa, processos de conversão e energéticos produzidos
Fonte: Balanço Energético Nacional - BEN. Brasília: MME, 1982 (adaptado por CENBIO)
Vegetais não lenhosos
Em geral, os vegetais não lenhosos são tipicamente produzidos a partir de cultivos anuais e são usualmente classificados de acordo com sua principal substância de armazenamento de energia, podendo ser: sacarídeos, celulósicos, amiláceos e aquáticos.
Esta categoria apresenta maior umidade, quando comparado com os vegetais lenhosos, e seu uso em geral exige primeiramente uma conversão em outro produto energético mais adequado. Como exemplo tem-se a cana-de-açúcar, cujo valor energético está associado ao conteúdo de celulose, amido, açúcares e lipídeos, que por sua vez determinam o tipo de produto energético que se pode obter. Entretanto, estão em estudos outros vegetais pouco conhecidos, que podem apresentar vantagens importantes como resistência a secas, produtividade razoável em terras pobres e facilidade de cultivo (NOGUEIRA e LORA, 2003).
Dentro do grupo de vegetais não lenhosos, há cinco principais grupos que se diferenciam com relação ao tecido de armazenamento: Sacarídeos; Celulósicos; Amiláceas; Oleaginosas; e Aquáticas. Os produtos de reserva mais importantes são os glucídeos, como amido e a sacarose, ambos de grande valor industrial; os lipídeos, como a maioria das substâncias graxas vegetais; e os protídeos, representado pelas proteínas e outras moléculas nitrogenadas. A maneira mediante a qual a energia solar armazena-se na planta é muito importante para determinar o processo tecnológico a ser empregado para obter e transformar a energia da biomassa (NOGUEIRA e LORA, 2003).
 Sacarídeos: esse grupo contemplará os vegetais que possuem como tecido de armazenamento os açúcares, como sacarose. A sacarose é produzida a partir de uma molécula de glicose e uma de frutose. Esses açúcares geralmente são utilizados para fermentação e produção de etanol. Ex: cana-de-açúcar; beterraba, etc.
 Celulósicos: apesar da celulose ser um dos constituintes principais da parede celular de todos os vegetais, esse grupo contemplará os vegetais que não possuem como tecido de reserva a sacarose, amido ou óleo, sendo de utilidade energética somente sua estrutura morfológica. Em alguns processos, é necessária a hidrólise do material para que se possa utilizar os carboidratos em sua forma mais simples. Ex: capim-elefante; gramíneas forrageiras, etc.
 Amiláceos: esse grupo contempla os vegetais que possuem como tecido de armazenamento o amido. Os amidos são carboidratos complexos, que devem ser transformados para obtenção de açúcares mais simples para fermentação. Ex: milho, mandioca, batata-doce, etc.
 Oleaginosas: esse grupo contempla os vegetais que possuem óleos e gorduras que podem ser extraídos através de processos adequados. Os óleos extraídos são substâncias insolúveis em água (hidrofóbicas), que na temperatura de 20° C exibem aspecto líquido. As gorduras distinguem-se dos óleos por apresentar um aspecto sólido à temperatura de 20° C. São formados predominantemente por triglicerídeos, compostos resultantes da condensação entre um glicerol e ácidos graxos. Ex: óleo de girassol; óleo de soja; óleo de mamona, etc.
 Aquáticos: esse grupo considera as plantas aquáticas que possuem potencial para geração de energia. Entre elas estão o aguapé ou lírio aquático; algas e microalgas.
Vegetais lenhosos
Parte da demanda energética brasileira ainda é atendida pela queima de madeira. De acordo com o LPF/Ibama, os cerca de 50 milhões de metros cúbicos de madeira em tora extraídos por ano na região amazônica produzem apenas 20 milhões de metros cúbicos de madeira serrada. Do total, aproximadamente 60% é desperdiçado nas serrarias durante o processamento primário. Em geral, mais 20% são desperdiçados no processamento secundário, gerando um imenso volume de resíduos.
No Brasil, existe ainda muito resíduo proveniente da atividade florestal sendo desperdiçado, podendo, se bem utilizado, significar um acréscimo na geração de energia principalmente para comunidades que não são beneficidadas pelo sistema elétrico nacional.
Durante o ano de 2009, foi realizado pelo MMA através da CEMA e SBF em parceria com o PNUD o estudo LEVANTAMENTO SOBRE A GERAÇÃO DE RESÍDUOS PROVENIENTES DA ATIVIDADE MADEIREIRA E PROPOSIÇÃO DE DIRETRIZES PARA POLÍTICAS , NORMAS E CONDUTAS TÉCNICAS PARA PROMOVER O SEU USO ADEQUADO 
A obtenção da madeira pode se dar por meio de florestas nativas ou florestas plantadas.
As florestas nativas têm servido de reserva energética por séculos, porém os métodos de extração dessa biomassa, por muitas vezes, dão-se de maneira não sustentável. As árvores necessitam de tempo para crescer e não podem ser consideradas como uma fonte inesgotável de energia, portanto consituem recursos que necessitam ser adequadamente manejados para que continuem disponíveis. Uma atitude puramente extrativa tem outras sérias consequencias além do esgotamento de madeira, como o empobrecimento do solo e o aumento da erosão.
Já com relação às florestas plantadas, estas podem ser com dois objetivos: reflorestamento e fins energéticos. Para fins energéticos são as plantações planejadas, com grande número de árvores por hectare e, consequentemente, com ciclo curto, o qual tem por finalidade a produção do maior volume de biomassa por área em menor espaço de tempo.
Resíduos orgânicos
Os diversos subprodutos das atividades agrícolas, agropecuárias, agroindustriais e urbanas, tais como cascas e outros resíduos lignocelulósicos, podem ser utilizados como combustíveis. O potencial disponível nestes resíduos nem sempre é bem conhecido, porém corresponde a volumes significativos de energia subaproveitada. Um aspecto essencial relacionado à utilização energética dos resíduos, sobretudo dos restos de lavoura e esterco de animais criados extensivamente, é sua dispersão, que acarreta dificuldades de coleta e transporte. Por outro lado, muitas vezes os resíduos constituem um problema de caráter ambiental e sua disposição final é de difícil solução, sendo o uso energético uma saída oportuna e viável, já que reduz seu volume e seu potencial contaminante (NOGUEIRA e LORA, 2003).
 Resíduos agropecuários
Os resíduos agropecuários são os materiais que resultam da produção agrícola e pecuária, os quais não têm utilidade, agora ou no futuro, e dos quais o agricultor quer se desfazer.
Existem inúmeros tipos de resíduos agrícolas, e sua exploração deve ser feita de maneira racional, pois podem ser interessantes para proteger o solo da erosão e repor os nutrientes extraídos pelas plantas. Estes resíduos são basicamente constituídos de palha (folhas e caules), e têm um poder calorífico médio de 15,7 MJ/kg de matéria seca. A energia armazenada nos resíduos agrícolas pode ser considerável, representando em geral mais que o dobro do produto colhido, e contem cerca de quatro vezes a energia necessária para a obtenção dos principais cereais ou sementes oleaginosas (NOGUEIRA e LORA, 2003).
Com relação aos resíduos pecuários, a principal forma de obtenção de energia é por meio da produção de biogás, a partir de dejetos animais proveniente de diferentes práticas culturais e tipos de rebanhos. Nas criações em confinamento, o custo e a viabilidade de coleta são significativamente melhorado.
A localização do resíduo pode ser na própria área de cultivo - denominada comumente como os resíduos deixados no campo, ou seja, aqueles que se localizam exatamente na área em que foi feita a colheita. Esse é o caso, por exemplo, do palhiço da cana-de-açúcar colhida crua, ou das folhas da soja, que secam e permanecem no campo.
 Resíduos urbanos
Os resíduos urbanos são aqueles resíduos sólidos gerados nos ambientes doméstico e comercial. Pode-se definir como resíduo urbano ou lixo: os restos das atividades
humanas, considerados pelos geradores como inúteis, indesejáveis ou descartáveis.
Normalmente, apresentam-se sob estado sólido, semi-sólido ou semilíquido (com conteúdo líquido insuficiente para que este líquido possa fluir livremente). Os resíduos hospitalares e outros resíduos especiais também são classificados como urbanos, mas não serão levados em conta neste texto por sua impossibilidade de reutilização.
Esse tipo de resíduo é constituído por matéria orgânica, como restos de alimentos, galhos e folhas de árvores; bem como material inorgânico – embalagens, vasilhames e entulhos, todos eliminados no cotidiano. Segundo a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental – CETESB, para estimar a quantidade de resíduos sólidos dispostos, adotaram-se índices de produção por habitante no Estado de São Paulo, que é mostrado a seguir:
	População (hab.)
	Produção (kg lixo/hab./dia)
	Até 100.000
	0,4
	100.001 a 200.000
	0,5
	200.001 a 500.000
	0,6
	Maior que 500.001
	0,7
Fonte: CETESB, 2004
 Resíduos Agroindustriais
Em geral, os resíduos agroindustriais gerados possuem valor energético, reduzindo a dependência da energia comprada e são utilizados para a geração de vapor ou eletricidade. Os setores com possibilidade de aproveitamento de seus resíduos:
• Indústrias de açúcar e álcool;
• Matadouros e frigoríficos; curtumes; indústrias da pesca;
• Fábrica de doces e conservas;
• Indústria da madeira;
• Indústria de papel e celulose
Os procedimentos tecnológicos para o uso energético dos resíduos agroindustriais são basicamente dois: a queima em fornos e caldeiras e a biodigestão anaeróbia. O primeiro procedimento já é tradicional e o outro pode ser considerado inovador. Um fato decisivo para a seleção do método de conversão energética é a quantidade de umidade do material, já que é possível queimar, em termos práticos, resíduos com até 50-60% de umidade. Assim, por exemplo, o bagaço da cana, os resíduos de serragem, a lixívia celulósica e a borra da fabricação do café solúvel são adequados para a queima direta (NOGUEIRA e LORA, 2003).
De maneira geral, os energéticos podem ser considerados como primário, quando correspondem a materiais ou produtos obtidos diretamente da natureza, por exemplo, a lenha e a cana-de-açúcar, ou secundários, como são os combustíveis resultantes de processos de conversão dos combustíveis energéticos primários. Nesta classe está o carvão vegetal produzido a partir da madeira e o álcool produzido a partir de substancias fermentáveis (NOGUEIRA e LORA, 2003).
Ushima (2006) reafirma que a biomassa pode ser tida como uma fonte natural de energia, pois armazena a energia solar através da reação de fotossíntese, tendo como principais componentes a hemicelulose, a lignina e a celulose. A biomassa é uma forma indireta de aproveitamento da luz solar: ocorre a conversão da radiação solar em energia química por meio da fotossíntese, base dos processos biológicos de todos os seres vivos. “De uma forma geral, os organismos fotossintetizantes assimilam cerca de 0,1% a 3,0% da energia solar incidente original, a qual é uma medida da energia máxima recuperável pelo organismo, se convertida em um combustível sintético. Parte dessa energia pode, contudo, ser degradada pela formação de produtos intermediários e haverá, de fato, perdas associadas à conversão da biomassa em um combustível tradicional” (FONSECA, 2009). 
O aproveitamento da biomassa pode ser feito por meio de diversas formas, desde combustão direta (com ou sem processos físicos de secagem, classificação, compressão, (corte/quebra etc.), processos termoquímicos (gaseificação, pirólise, liquefação e transesterificação) ou de processos biológicos (digestão anaeróbia e fermentação). 
Combustão direta
Combustão é a transformação da energia química dos combustíveis em calor, por meio das reações dos elementos constituintes com o oxigênio fornecido. Para fins energéticos, a combustão direta ocorre essencialmente em fogões (cocção de alimentos), fornos (metalurgia, por exemplo) e caldeiras (geração de vapor, por exemplo). Embora muito prático e às vezes conveniente, o processo de combustão direta é normalmente muito ineficiente. Outro problema da combustão direta é a alta umidade (20% ou mais no caso da lenha) e a baixa densidade energética do combustível (lenha, palha, resíduos etc.), o que dificulta o seu armazenamento e transporte (ANEEL, 2005).
Cogeração
O processo de cogeração é a geração simultânea de energia térmica e mecânica, a partir de uma mesma fonte primária de energia. As formas de energia útil mais frequente são a energia mecânica (movimentar máquinas, equipamentos e turbinas de geração de energia elétrica) e a térmica (geração de vapor, frio ou calor). A energia mecânica pode ser utilizada na forma de trabalho, por exemplo, no acionamento das moendas em usinas sucroalcooleiras, ou transformada em energia elétrica através de geradores de eletricidades. A energia térmica é utilizada neste setor como fonte de calor para processos em geral.
Craqueamento
O processo de craqueamento consiste na quebra das moléculas do óleo e gordura, levando à formação de uma mistura de compostos químicos com propriedades muito semelhantes às do diesel de petróleo, mistura essa que pode ser usada diretamente em motores convencionais do ciclo diesel (combustão interna com ignição por compressão). Esta reação é realizada a altas temperaturas, na presença ou ausência de catalisadores (SUAREZ, 2005).
Digestão anaeróbia
A digestão anaeróbia, assim como a pirólise, ocorre na ausência de ar, porém nesse caso o processo consiste na decomposição do material pela ação de microrganismos (bactérias acidogênicas e metanogênicas). Trata-se de um processo simples, que ocorre naturalmente com quase todos os compostos orgânicos.
O tratamento e o aproveitamento energético de dejetos orgânicos (esterco animal, resíduos industriais etc.) podem ser feitos pela digestão anaeróbia em biodigestores, onde o processo é favorecido pela umidade e aquecimento. O aquecimento é provocado pela própria ação das bactérias, mas, em regiões ou épocas de frio, pode ser necessário calor adicional, visto que a temperatura deve ser de pelo menos 35°C.
Em termos energéticos, o produto final é o biogás, composto essencialmente por metano (50% a 75%) e dióxido de carbono. Seu conteúdo energético gira em torno de 5.500 kcal por metro cúbico. O efluente gerado pelo processo pode ser usado como fertilizante (ANEEL, 2005).
Fermentação
Fermentação é um processo biológico anaeróbio em que os açúcares de vegetais como a batata, o milho, a beterraba e, principalmente, a cana de açúcar são convertidos em álcool, por meio da ação de microrganismos (usualmente leveduras). Em termos energéticos, o produto final, o álcool, é composto por etanol e, em menor proporção, metanol, e pode ser usado como combustível (puro ou adicionado à gasolina – cerca de 20%) em motores de combustão interna (ANEEL, 2005).
Gaseificação
Gaseificação é um processo de conversão de combustíveis sólidos ou líquidos em gasosos (chamado de producer gas ou gás pobre), por meio de reações termoquímicas, envolvendo vapor quente e ar, ou oxigênio, em quantidades inferiores à estequiométrica (mínimo teórico para a combustão).
Algumas variações do processo produzem uma mistura gasosa especial, conhecida como gás de síntese ou syngas, basicamente rica em hidrogênio e monóxido de carbono, que pode ser usado na síntese de qualquer hidrocarboneto (LORA et al., 2008).
De forma geral, o gás produzido a partir da gaseificação da biomassa tem muitas aplicações práticas, desde a queima em motores de combustão interna e turbina a gás para a geração de energia mecânica e elétrica; ou a geração direta de calor; ou ainda como matéria-prima na obtenção de combustíveis líquidos, tais como diesel e gasolina, metanol, etanol, amônia, hidrogênio, e outros produtos químicos, através de processos de síntese química catalítica.
Apesar de a gaseificação apresentar vantagens significativas sobre a queima direta
da biomassa ou de combustíveis fósseis, algumas desvantagens técnicas devem ser levadas em consideração em relação a essa tecnologia: a gaseificação é um processo tecnicamente mais complicado de realizar do que a queima direta da biomassa, devendo-se ter especial atenção com a limpeza dos gases (LORA et al., 2008).
Hidrólise
Hidrólise é a “quebra” da biomassa lignocelulósica, que é composta por polissacarídeos em açúcares menores para eventual fermentação e produção de etanol. Os processos de conversão do material lignocelulósico em etanol são diferenciados principalmente quanto aos métodos de hidrólise e fermentação, estágios esses que estão menos amadurecidos tecnologicamente. Os processos de hidrólise podem ser divididos em duas categorias: aqueles que usam os ácidos minerais (diluído ou concentrado), como por exemplo o ácido sulfúrico, e os que usam enzimas (MOREIRA, 2005).
Comparativamente, a hidrólise com ácido diluído se encontra em um estágio mais avançado que as demais, mas com altos limites de rendimento (50-70%). A hidrólise com ácido concentrado apresenta rendimentos maiores e menores problemas com a produção de inibidores, só que a necessidade de recuperação do ácido e de equipamentos resistentes à corrosão compromete o desempenho econômico do processo. Já a hidrólise enzimática apresenta altos rendimentos (75-85%), e grandes melhorias ainda são esperadas (85-95%); além disso, a não utilização de ácidos pode representar uma grande vantagem econômica (equipamentos com materiais mais baratos e menor custo operacional) e ambiental (não há produção de resíduos) (HAMELINCK, 2005).
Liquefação
A transformação da biomassa, ou outras fontes fósseis de carbono, em produtos majoritariamente líquidos recebe o nome de liquefação. A liquefação pode ser direta ou indireta. Esta última consiste em produzir gás de síntese, CO + H2, por gaseificação e, com catalisador, transformá-lo em metanol ou hidrocarboneto. Já o processo direto se dá em atmosfera redutora de hidrogênio ou mistura de hidrogênio e monóxido de carbono, sendo, portanto, uma forma de pirólise. Usam-se altas pressões, 100 a 200 atm e temperaturas de 400 a 600ºC. A biomassa é triturada em uma faixa granulométrica escolhida e misturada com algum solvente, formando uma suspensão com 10% a 30% de sólidos. O líquido mais comum é a água, entretanto, podem-se empregar meios orgânicos, como, por exemplo, óleo creosoto (que é uma fração do bio-óleo), óleo antracênico, etileno glicol ou tetralina (tetrahidroxi-naftaleno), um excelente doador de hidrogênio. Um catalisador pode ser adicionado à suspensão para agitação da massa reativa. O tempo de residência é difícil de ser mensurado devido à recirculação dos produtos para assegurar altas conversões, mas em geral levam-se minutos e, em alguns casos, poucas horas para reação (BOYLES, 1984; SOLTES, 1986 apud ROCHA, 1997).
Pirólise
A pirólise ou carbonização é o mais simples e mais antigo processo de conversão de um combustível (normalmente lenha) em outro de melhor qualidade e conteúdo energético (carvão, essencialmente). O processo consiste em aquecer o material original (normalmente entre 300°C e 500°C), na “quase ausência” de ar, até que o material volátil seja retirado. O principal produto final (carvão) tem uma densidade energética duas vezes maior que aquela do material de origem e queima em temperaturas muito mais elevadas. Além de gás combustível, a pirólise produz alcatrão e ácido piro-lenhoso.
A relação entre a quantidade de lenha (material de origem) e a de carvão (principal combustível gerado) varia muito, de acordo com as características do processo e o teor de umidade do material de origem. Em geral, são necessárias de quatro a dez toneladas de lenha para a produção de uma tonelada de carvão. Se o material volátil não for coletado, o custo relativo do carvão produzido fica em torno de dois terços daquele do material de origem (considerando o conteúdo energético).
Nos processos mais sofisticados, costuma-se controlar a temperatura e coletar o material volátil, visando melhorar a qualidade do combustível gerado e o aproveitamento dos resíduos. Nesse caso, a proporção de carvão pode chegar a 30% do material de origem. Embora necessite de tratamento prévio (redução da acidez), o líquido produzido pode ser usado como óleo combustível.
Nos processos de pirólise rápida, sob temperaturas entre 800°C e 900°C, cerca de 60% do material se transforma num gás rico em hidrogênio e monóxido de carbono (apenas 10% de carvão sólido), o que a torna uma tecnologia competitiva com a gaseificação. Todavia, a pirólise convencional (300°C a 500°C) ainda é a tecnologia mais atrativa, devido ao problema do tratamento dos resíduos, que são maiores nos processos com temperatura mais elevada (RAMAGE; SCURLOCK, 1996).
A pirólise pode ser empregada também no aproveitamento de resíduos vegetais, como subprodutos de processos agroindustriais. Nesse caso, é necessário que se faça a compactação dos resíduos, cuja matéria-prima é transformada em briquetes. Com a pirólise, os briquetes adquirem maiores teores de carbono e poder calorífico, podendo ser usados com maior eficiência na geração de calor e potência (LUENGO; BEZZON, 1997).
Transesterificação
Transesterificação é um processo químico que consiste na reação de óleos e gorduras com um produto intermediário ativo (metóxido ou etóxido), oriundo da reação entre álcoois (metanol ou etanol) e uma base (hidróxido de sódio ou de potássio) (RIBEIRO et al., 2001).
Os produtos dessa reação química são a glicerina e uma mistura de ésteres etílicos ou metílicos (biodiesel). O biodiesel tem características físico-químicas muito semelhantes às do óleo diesel e, portanto, pode ser usado em motores de combustão interna, de uso veicular ou estacionário (ANEEL, 2005).
O Brasil, por possuir condições naturais e geográficas favoráveis à produção de biomassa, pode assumir posição de destaque no cenário mundial na produção e no uso como recurso energético. Por sua situação geográfica, o país recebe intensa radiação solar ao longo do ano - o que é a fonte de energia fundamental para a produção de biomassa, quer seja para alimentação ou para fins agroindustriais. Outro aspecto importante é que possuímos grande quantidade de terra agricultável, com boas características de solo e condições climáticas favoráveis. No entanto, é necessária a conjugação de esforços no sentido de que esta produção ou o seu incremento seja feito de maneira sustentável, tanto do ponto de vista ambiental quanto social.
Por meio da biomassa é possível se obter energia, sendo que ela pode se apresentar em diversas formas, como por exemplo: etanol, biodiesel, carvão vegetal, lenha, biogás, entre outros.
No Brasil a biomassa moderna é utilizada em diversos setores da economia, porém há potenciais a serem desenvolvidos, seja através da melhoria dos processos atuais ou pelo desenvolvimento de novos usos.
Etanol
O etanol é utilizado como combustível no Brasil desde meados da década de 1970, quando foi instituído pelo Governo Federal, por meio da Lei nº 76.593, o Programa Nacional do Álcool – Proalcool.
Desde então o investimento em pesquisa e desenvolvimento tem feito com que as produtividades agrícola e industrial tenham se elevado continuamente.
No Brasil, a partir de 2003, foram lançados comercialmente veículos com os motores flexíveis (flex-fuel), capazes de utilizar, sem qualquer interferência do motorista, gasolina (com 20% a 25% de etanol), etanol hidratado puro ou ainda misturas desses dois combustíveis em qualquer proporção, de acordo com os requisitos de eficiência e dirigibilidade e atendendo aos limites legais de emissões de gases de escapamento (JOSEPH JUNIOR, 2007). Os veículos equipados com esses motores têm representado a maioria dos veículos novos vendidos no Brasil a partir de 2005 (BNDES, 2008).
Atualmente, a cultura da cana alcança quase todos os estados brasileiros e ocupa cerca de 9% da superfície agrícola do país, sendo o terceiro cultivo mais importante em superfície ocupada,
depois da soja e do milho. A cultura da cana-de-açúcar no Brasil apresenta tradicionalmente dois períodos distintos de colheita, variando de acordo com o regime de chuvas, para otimização de operações de corte e transporte, bem como melhor ponto de maturação da cana. Para a produção de etanol de segunda geração, está sendo desenvolvida a tecnologia de produção a partir do bagaço e palha de cana. Por enquanto não há plantas operando em escala comercial, apesar de existirem unidades demonstrativas e pilotos pelo mundo. Esta tecnologia promete revolucionar o setor, fazendo com que haja uma maior produção de biocombustível por uma mesma unidade de cana plantada. O processo consiste na degradação das fibras do bagaço ou palha de cana-de-açúcar por meio de processos ácidos ou enzimáticos. A partir dessa quebra em unidades menores de açúcares, a fermentação propicia a produção de etanol.
Há diversos entraves ainda a serem enfrentados por essa tecnologia, porém espera-se que além da matéria-prima de cana de açúcar, outros materiais lignocelulósicos também sejam utilizados para produção de etanol, aumentando a eficiência do processo e favorecendo a dispersão da biomassa em diferentes regiões para fins energéticos.
Biodiesel
O biodiesel é um combustível que pode ser produzido a partir de uma série de matérias-primas (óleos vegetais diversos, gordura animal, óleo de fritura) através dos processos de transesterificação e craqueamento. O processo que tem apresentado resultados técnico-econômicos mais satisfatórios é a transesterificação, no qual ocorre uma reação entre o óleo vegetal e um álcool (metílico ou etílico), na presença de um catalisador, e cujos produtos são um éster de ácido graxo (biodiesel) e glicerina.
A utilização do biodiesel é bastante difundida, principalmente na Europa. Nestes países, o biodiesel é produzido principalmente a partir da reação de transesterificação entre o óleo de canola e o metanol (derivado do gás natural ou petróleo) (NOGUEIRA; MACEDO, 2005).
O Brasil está entre os maiores produtores e consumidores de biodiesel do mundo, com uma produção anual, em 2008, de 1,2 bilhões de litros e uma capacidade instalada, em janeiro de 2009, para 3,7 bilhões de litros (ANP, 2009).
A utilização do biodiesel, em substituição ao diesel, promove a redução da maioria das emissões causadas por este combustível fóssil. A exceção se dá nos óxidos de nitrogênio, poluente de particular importância por ser um dos precursores do ozônio troposférico. Outra característica importante é a ausência de enxofre no biodiesel, colaborando para a redução das emissões de SOx causadas pelo diesel, em particular o diesel brasileiro, cujo teor de enxofre é bastante elevado (NOGUEIRA; MACEDO, 2005).
Segundo Ramos et al. (2003) e Ramos & Wilhelm (2005), dentre as fontes de biomassa mais adequadas e disponíveis para a consolidação de programas de energia renovável, os óleos vegetais têm sido investigados não só pelas suas propriedades, mas também por representarem alternativa para a geração descentralizada de energia, atuando como forte apoio à agricultura familiar, criando melhores condições de vida (infraestrutura) em regiões carentes, valorizando potencialidades regionais e oferecendo alternativas a problemas econômicos e sócio-ambientais de difícil solução (CAMARA, 2006).
Segundo Saad et al. (2006), nem todo óleo vegetal pode ou deve ser utilizado como matéria-prima para a produção de biodiesel. Isso porque alguns óleos vegetais apresentam propriedades inadequadas que podem ser transferidas para o biocombustível, tornando-o inadequado para uso direto em motores do ciclo diesel. Exemplos: a) uma propriedade indesejada é o alto índice de iodo, que torna o biodiesel mais susceptível à oxidação e inadequado para uso direto em motores do ciclo diesel; b) viscosidades muito altas são tecnicamente indesejáveis; 
Dentre as espécies de plantas oleaginosas bem ou relativamente estudadas para a produção nacional de biodiesel, relacionam-se a soja, o girassol, a mamona, o milho, o pinhão-manso, o caroço de algodão, a canola, o babaçu, o buriti, o dendê, o amendoim, além de outras potencialmente viáveis (PARENTE, 2003; RAMOS et al., 2003).
A eficiência energética do biodiesel vem sendo estudada por diversos autores. Em estudo de Pimentel e Patzek (2005), houve a comparação da produção de biodiesel a partir de grãos de soja e girassol, sendo observado que a produção a partir do girassol tem uma perda de 54% de energia, enquanto que a produção a partir da soja apresentou perda energética menor (21%).
Em suma, a eficiência energética do biodiesel depende de fatores como gasto energético na produção e o teor de óleo dos grãos utilizados. Vários autores (FREDERIKSSON et al., 2006; JANULIS, 2004; POWLSON et al., 2005) vêm estudando o balanço energético de biocombustíveis, como etanol e biodiesel, tendo encontrado resultados variáveis para processos que utilizam a mesma matéria-prima. Nos estudos realizados pelo USDA e pelo USDE (1998), houve uma perda de 19,45% para o biodiesel produzido de soja. O sistema agrícola adotado, com maior ou menor número de operações de preparo de solo, por exemplo, é fundamental para um balanço energético favorável (SILVA e FREITAS, 2008).
Além disso, o balanço energético depende dos fatores considerados pelos autores, que pode somar à energia do biocombustível a energia contida em subprodutos, como o farelo da soja, por exemplo, o que diminui as perdas do processo. A mão-de-obra é um fator muitas vezes desconsiderado no gasto energético (SILVA e FREITAS, 2008).
De acordo com Zhang et al. (2003), um dos principais obstáculos para implementação dos programas de biodiesel é o alto custo de produção. Em geral o custo é bastante variável, pois depende principalmente da matéria-prima, do processo utilizado e local de produção do biocombustível. Com o aumento da demanda pelo biocombustível é esperado que a aumente a produção de oleaginosas, propiciando com esse ganho de escala, uma redução nos custos de produção. Porém, se a questão de competição entre produção de alimentos e combustível prevalecer, haverá a valorização da produção de grãos e aumento nos custos de produção.
Considerando os aspectos para implementação de um programa para substituição do diesel, o Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) lançou em 2005 o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel, que prevê o incentivo para a produção de combustíveis a partir de fontes renováveis. Além disso, desde 1º de julho de 2009, o óleo diesel comercializado em todo o Brasil contém 4% de biodiesel. Esta regra foi estabelecida pela Resolução nº 2/2009 do Conselho Nacional de Política Energética (CNPE), publicada no Diário Oficial da União (DOU) em 18 de maio de 2008, que aumentou de 3% para 4% o percentual obrigatório de mistura de biodiesel ao óleo diesel (ANP, 2009).
A venda de diesel B4 é obrigatória em todos os postos que revendem óleo diesel, sem haver necessidade de qualquer ajuste ou alteração nos motores e veículos que utilizem essa mistura.
Dendroenergia
O aproveitamento da madeira como fonte de energia pode ser considerado a forma mais antiga de utilização de biomassa, pois a partir dela é produzida a lenha, ainda hoje empregada para cocção e calefação.
A energia gerada empregando-se a madeira e/ou seus resíduos é denominada dendroenergia, podendo a madeira utilizada como combustível ser proveniente de florestas energéticas ou processos industriais (NOGUEIRA; LORA, 2003).
A exploração de florestas plantadas visa exclusivamente a conversão da madeira em energia. Caso a madeira seja proveniente de florestas nativas deve-se, obrigatoriamente, considerar um sistema de reflorestamento ou manejo, visando garantir a sustentabilidade do processo de exploração florestal (VARKULYA JR, 2004).
Três segmentos industriais que usam madeira podem ser destacados: serrarias, movelarias e indústrias de papel e celulose, sendo que a madeira utilizada para produção de energia deriva dos próprios processos industriais.
O setor de papel e
celulose é dividido em três grupos: indústrias de papel, indústrias de celulose e indústrias integradas (fabricantes de papel e celulose). A geração de eletricidade empregando resíduos de madeira é mais acentuada nas indústrias de celulose e nas integradas, pois nestes grupos ocorre o processamento da madeira, que é a matéria para produção de celulose. 
A madeira aproveitada para a geração de energia deriva das cascas e aparas das árvores processadas. Ainda pode ser considerado, neste segmento, um outro tipo de biomassa denominado lixívia ou licor negro, obtido através do processo de cozimento da madeira para produção de celulose, denominado processo sulfato ou “kraft” (VELÁZQUEZ, 2000).
Analogamente ao setor sucroalcooleiro, o vapor obtido na caldeira, a partir da queima de resíduos de madeira, além de gerar eletricidade capaz de atender parte do consumo da própria indústria, também pode atender às necessidades térmicas da planta industrial.
O Brasil atualmente é o quarto maior produtor mundial de celulose, ficando atrás de EUA, China e Canadá. Os dados mais recentes indicam, devido aos investimentos feitos nos últimos dez anos, que de uma produção de 1,4 milhões de toneladas ao ano, em 2008 a produção brasileira foi de mais de 12 milhões de toneladas (BRACELPA, 2009).
Ainda segundo informações da BRACELPA (Associação Nacional dos Fabricantes de Celulose e Papel) o Brasil em 2008 obteve uma taxa de recuperação de papel de 45,09%, tornando-se o décimo maior reciclador de papel do mundo.
Nas serrarias e movelarias, apesar do possível aproveitamento de resíduos de madeira, constituídos por serragem e lenha, ainda não é efetiva a produção de energia elétrica. Neste segmento, o principal problema se refere à exploração predatória da floresta que, além de gerar problemas de ordem legal, também impede que sejam realizados levantamentos precisos da quantidade de resíduos obtidos e que poderiam ser usados para geração de energia.
O aproveitamento mais comum dos resíduos gerados neste segmento industrial consiste em transformar a lenha em carvão vegetal, que pode ser consumido em indústrias siderúrgicas, ou mesmo no setor residencial. 
 Carvão vegetal
O carvão vegetal é a transformação de biomassa, por exemplo a lenha, em fornos ou reatores pelo processo de pirólise ou carbonização. O carvão vegetal quando produzido de forma sustentável, a partir de lenha de reflorestamento ou resíduos agro-industriais, é um combustível renovável.
No Brasil, este combustível já é produzido há cerca de 400 anos; sua produção só atingiu a maturidade na década de 1960. A produção de carvão vegetal atingiu seu ápice em 1989, quando foram produzidos 44,8 milhões de metros cúbicos; após essa data, a produção vem apresentando quedas constantes, com uma produção de 25,4 milhões de metros cúbicos em 2000.
O carvão vegetal é mais calórico do que a lenha e, quando queimado, libera menos fumaça. As tecnologias de carbonização sofreram muitos avanços. O processo de produção do carvão vegetal ocorre em altas temperaturas, na faixa de 450 a 600ºC na ausência de oxigênio.
Nestas condições, a biomassa, em vez de entrar em combustão, sofre carbonização pela eliminação da fumaça, que nada mais é do que materiais voláteis e água eliminados na forma de vapores e gases.
No início, o carvão vegetal era produzido apenas em um amontoado de lenha coberto com terra no qual se ateava fogo e, após o resfriamento, coletava-se a massa negra remanescente para o uso na cocção, calefação e iluminação doméstica. Atualmente, usam-se fornos de alvenaria com concepção mais moderna, capazes de aumentar o rendimento em carvão e produzir mais carvão vegetal com uma mesma massa de lenha enfornada. Os fornos têm diversos formatos. Os mais rudimentares são em forma de cúpula, outros são cilíndricos com o teto em cúpula e existem ainda os grandes fornos retangulares de grande capacidade de produção.
Os dois fornos mais comuns no Brasil são o forno rabo-quente, construído de tijolos comuns, geralmente sem chaminé com uma porta e volume efetivo de 4,5 e 250 toneladas de madeira com diâmetro de 3 a 7 metros, e o forno superfície ou colmeia, também construído com tijolos comuns, possui de 1 a 6 chaminés, uma ou duas portas e capacidade entre 17,5 e 75 toneladas de madeira. Nesses fornos a carbonização da madeira é simétrica, o custo de construção é baixo e podem ser construídos próximo às florestas; entretanto, não é possível controlar a temperatura e a concentração de oxigênio (ROSILLO-CALLE; BEZZON 2005).
Existem também os fornos retangulares, nos quais os caminhões podem entrar para carregar e descarregar madeira e carvão, possibilitando maior controle da temperatura e aumentando o rendimento de carvão vegetal e derivados. Estes fornos foram testados por algumas empresas no Brasil (ACESITA e MAFLA) e os resultados apontaram redução nos custos de produção entre 7% e 15%, além de maiores eficiências, devido aos grandes volumes e qualidade equivalente ou superior, que podem ser produzidos em cada batelada.
No entanto, a maior parte do carvão vegetal brasileiro ainda é produzida em fornos redondos, principalmente devido aos custos iniciais de produção, que compensam a baixa produtividade. Contudo, ainda existe uma perspectiva favorável de substituição de fornos convencionais por retangulares nas principais empresas fabricantes de carvão vegetal (ROSILLO-CALLE; BEZZON 2005).
Biogás
O biogás é uma mistura gasosa rica em metano. O metano é o componente predominante no gás natural combustível, hoje importado da Bolívia pelo Brasil e usado para geração de eletricidade, abastecimento de veículos automotores, geração de calor em indústrias e abastecimento doméstico e comercial em substituição ao GLP (gás liquefeito de petróleo).
O biogás é formado a partir da degradação da matéria orgânica. Sua produção é possível a partir da reação de uma grande variedade de resíduos orgânicos como lixo doméstico, resíduos de atividades agrícolas e pecuárias, lodo de esgoto, entre outros. 
O potencial energético do biogás varia em função da presença de metano em sua composição: quanto mais metano, mais rico é o biogás. 
Segundo Alves (2000), a presença de substâncias não combustíveis no biogás (água, dióxido de carbono) prejudica o processo de queima tornando-o menos eficiente. Estas substâncias entram com o combustível no processo de combustão e absorvem parte da energia gerada. O poder calorífico do biogás se torna menor à medida que se eleva a concentração das impurezas.
A formação de biogás pode ocorre em aterros sanitários, estações de tratamento anaeróbio de efluentes ou digestores de resíduos rurais. Nestes locais, a matéria orgânica presente nos resíduos é degradada, em uma atmosfera sem oxigênio, por bactérias anaeróbias que, aliando outras condições favoráveis como temperatura, umidade e pH, produzem naturalmente o biogás. Uma vez que apenas aterros bem gerenciados e estações de tratamento de esgoto têm condições de implementar tal ação, essa geração de energia também servirá como incentivo ao bom gerenciamento sanitário.
O biogás, até pouco tempo, era considerado como um subproduto obtido por meio da decomposição da matéria orgânica. A conversão energética do biogás pode ser apresentada como uma solução para o grande volume de resíduos produzidos por atividades agrícolas e pecuárias, destilarias, tratamento de esgotos domésticos e aterros sanitários, visto que reduz o potencial tóxico das emissões de metano ao mesmo tempo em que produz energia elétrica, agregando, desta forma, ganho ambiental e redução de custos (COSTA, 2002). O pequeno porte destes sistemas aumenta a flexibilidade da operação, possibilitando a geração de energia em pequenas localidades, o que amplia o espectro de localidades com potencial para a recuperação de biogás, principalmente no Brasil. 
Visto que é uma fonte primária de energia, o biogás pode ser utilizado para iluminação de residências, aquecimento de água, além de aquecimento de caldeiras e fornos em usos industriais. O biogás não
é tóxico, porém atua sobre o organismo humano diluindo o oxigênio, o que pode provocar morte por asfixia. Não é solúvel em água e sua combustão não libera resíduos (LIMA, 2005). 
A geração de energia com o biogás de resíduos apresenta consequências duplamente benéficas, pois irá colaborar com a viabilidade econômica do saneamento urbano.
No entanto, de acordo com a revista The Economist, “a biomassa tem que ser lucrativa, além de virtuosa”. Sabe-se que os custos da bioenergia já são competitivos em determinadas aplicações e, com o avanço no desenvolvimento das tecnologias, é possível que estes diminuam cada vez mais.
Plantações bioenergéticas sustentáveis
Para que as plantações de biomassa desempenhem um importante papel na economia energética mundial são necessárias estratégias para se alcançar e manter elevadas as produtividades em grandes áreas plantadas, durante longos períodos.
Apesar da experiência secular com a manutenção da produtividade com a cana-de-açúcar, são necessárias maiores pesquisas e empreendimentos para assegurar estratégias em condições variadas e diferentes biomassas.
A sustentabilidade, apesar de ter um conceito mais geral, que é o de assegurar os recursos para futuras gerações, pode ser interpretada e caracterizada de acordo com as necessidades de cada sistema de produção de biomassa, conforme a seguir:
 Sustentabilidade florestal
A sustentabilidade pode ser alcançada na exploração tanto de florestas nativas quanto de reflorestamentos. Estes últimos podem ser extensos e convencionais ou florestas de curta rotação, como tem sido praticado de forma crescente na União Europeia, principalmente nas terras mantidas à margem da produção agrícola, por conta do sistema de cotas associado aos subsídios existentes para esta produção.
As atividades florestais podem causar impactos negativos e positivos ao meio ambiente. As empresas que desenvolvem estas atividades para o uso industrial da madeira têm atraído, nos últimos anos, uma considerável atenção da mídia e sofrido as pressões de consumidores e grupos ambientalistas em função do uso intensivo de recursos naturais na sua produção (BAJAY et al., 2005).
Segundo Silva (1992), a fase de implantação de uma floresta é a que possui maior capacidade modificadora do meio ambiente. De um total de 62 impactos ambientais identificados em reflorestamentos, 26 são resultantes dessa fase, 22 são originados nas fases de manejo e colheita e os 14 restantes, na fase de transporte.
No Brasil, a celulose é proveniente principalmente de reflorestamento, em sua maioria eucalipto e pinus. De acordo com Bajay, Berni e Lima (2005), a produção de pastas de celulose para fabricação de papel é uma atividade intensiva em capital e exige uma produção em larga escala, para que possa ser competitiva em uma industria altamente globalizada. Este fato, além dos requisitos de homogeneidade e de qualidade da pasta de celulose, exclui o uso das florestas nativas como fonte de matéria-prima para indústria de papel e celulose.
Os responsáveis pela execução do reflorestamento, para se adequarem às praticas sustentáveis do ponto de vista ambienta,l preocupam-se principalmente com três fatores: o Código Florestal Brasileiro, os procedimentos rigorosos para a obtenção de licenças ambientais para novos reflorestamentos e as certificações ambientais voluntárias, que, cada vez mais, se tornam elementos importantes para abrir portas no mercado internacional (BAJAY et al., 2005).
 Sustentabilidade do carvão vegetal
Comparativamente para o uso em usinas siderúrgicas, o uso do carvão vegetal causa menos impactos ao meio ambiente do que o do carvão mineral, que em geral tem um conteúdo maior de enxofre e libera mais gases causadores do efeito estufa (BAJAY E FERREIRA, 2005).
No entanto, apesar das possíveis vantagens que podem ser obtidas com o uso de carvão vegetal, a indústria brasileira está associada a diversos impactos, como condições de trabalho precárias e problemas ambientais, entre os quais o mais grave é a destruição das florestas nativas, que ainda forneciam, no ano 2000, 26% da madeira em toras usada na produção de carvão vegetal. No estado de Minas Gerais, no qual há a maior concentração de plantas de produção de ferro-gusa do país, a produção de carvão vegetal sem nenhuma preocupação ambiental causou problemas sérios de desmatamento das florestas nativas nos vales dos rios Doce e médio São Francisco e também em parte do cerrado no nordeste do estado (LUCZYNSKI e SAUER, 1996 apud BAJAY E FERREIRA, 2005).
Com o desmatamento, consumidores locais de carvão vegetal são pressionados a investir cada vez mais em projetos de reflorestamento de espécies com crescimento rápido para atender à demanda de madeira. No entanto, o carvão vegetal produzido a partir de florestas plantadas não tem conseguido competir com o coque (BAJAY E FERREIRA, 2005).
A redução das florestas nativas em Minas Gerais e a disponibilidade de madeira e minério de ferro em Carajás, na região Amazônica, têm atraído desde a década de 1980 a produção de ferro-gusa utilizando carvão vegetal para essa região. Embora a produção de carvão vegetal nessa mesma região tenha sido planejada com base no manejo sustentável das florestas, isto não vem acontecendo, conforme descrito por Rosillo-Calle et al. (1996). Há algum tempo atrás a produção de carvão vegetal ainda era suprida principalmente por resíduos de madeira, obtidos gratuitamente ou a baixo custo, por meio de desmatamentos ilegais realizados por empresas madeireiras e pecuaristas.
Sendo assim, os incentivos para aplicação da lei e fiscalização destas práticas não sustentáveis tendem a fazer com que, cada vez mais, os consumidores dessa biomassa sejam pressionados a investir em madeira de reflorestamento.
 Sustentabilidade do biodiesel
A sustentabilidade do biodiesel deve contemplar, além dos impactos ambientais na etapa produtiva da matéria-prima, as considerações sociais a cerca da produção desse biocombustível.
Os óleos vegetais que estão sendo mais utilizados para a produção de biodiesel no Brasil são essencialmente soja, dendê e mamona.
Apesar de a soja não ser a opção mais atrativa para produção de biodiesel, quando comparada com outras oleaginosas, esta é a principal matéria-prima utilizada para produção de biodiesel no Brasil. A soja é uma cultura intensiva, e que tem sido apontada como responsável pela expansão do desmatamento na floresta amazônica. Entretanto, a escala de produção, as opções de conversibilidade do produto e a forma como está estruturado o seu complexo, colocam o biodiesel de soja como uma alternativa a ser fortemente considerada (CAMARA, 2006).
Em relação à mamona, o impacto negativo identificado diz respeito à torta, formada após o processo de extração do óleo. Esta torta é tóxica aos seres humanos e animais, principalmente pela presença de ricina; o processo de purificação é muito caro e na maioria das vezes os produtores preferem utilizá-la como fertilizante nas lavouras.
No entanto, a utilização do biodiesel, em substituição ao diesel, promove a redução da maioria das emissões causadas por este combustível fóssil. A exceção se dá nos óxidos de nitrogênio, poluente de particular importância por ser um dos precursores do ozônio troposférico. Outra característica importante é a ausência de enxofre no biodiesel, colaborando para a redução das emissões de SOx causadas pelo diesel, em particular o diesel brasileiro, cujo teor de enxofre é bastante elevado (NOGUEIRA; MACEDO, 2005).
Estudos de emissões para as condições brasileiras, realizados com biodiesel produzido a partir de matérias-primas nacionais, ainda estão sendo realizados.
Em 2003, o Brasil criou o Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) que, por meio do Governo Federal, objetiva a implementação de forma sustentável, tanto técnica, como economicamente da produção e uso do biodiesel, com enfoque na inclusão social e no desenvolvimento regional, gerando emprego e renda.
Mesmo assim, há a necessidade de maiores pesquisas e desenvolvimento
tecnológico com culturas agrícolas como as da mamona, amendoim e girassol para melhoria da produtividade agrícola, além do incentivo de produção de biodiesel a partir de matérias-primas residuais ou gordura animal.
 Sustentabilidade do etanol
Diante do sucesso do programa de etanol no Brasil, as projeções de expansão da cultura e aumento no consumo e exportações, a sustentabilidade desse biocombustível tem sido cada vez mais discutida.
Primeiramente na questão ambiental, o que torna o etanol atrativo é sua função em substituir a gasolina, um combustível fóssil. Com isso, questões relacionadas com o balanço energético e emissões de CO2 pelos combustíveis renováveis permeiam essas discussões de sustentabilidade.
No Brasil, os resultados existentes sobre o balanço energético da produção de etanol de cana-de-açúcar mostram um balanço positivo de, no mínimo, 6,7. Isso significa que para cada unidade de energia fóssil utilizada no processo, ao menos 6,7 unidades de energia renovável são produzidas (MACEDO et al., 2008).
Em relação ao etanol de milho, nos Estados Unidos, existem números bastante controversos, mas os números mais aceitos apontam para um balanço energético positivo de 1,4 (SHAPOURI et al., 2002).
De todas as matérias-primas potenciais para produção de etanol, aquela cujo balanço energético mais se aproxima da cana-de-açúcar são os materiais lignocelulósicos. No entanto, as tecnologias para sua conversão ainda estão em desenvolvimento e os estudos existentes se baseiam em dados experimentais 
Além disso, há outras questões ainda bastante discutidas com relação à sustentabilidade do etanol brasileiro, como: os impactos na qualidade do ar, qualidade da água, mudança de uso da terra, biodiversidade, além dos aspectos sociais.
Apesar dos recentes resultados divulgados pelo IBAMA, o uso do etanol (puro ou em mistura) tem levado a melhorias consideráveis na qualidade do ar nos centros urbanos, decorrentes da eliminação dos compostos de chumbo na gasolina e do enxofre, e das reduções nas emissões de CO e na reatividade e toxicidade de compostos orgânicos emitidos. Quando se discutem os impactos ambientais do uso do etanol, a emissão de aldeídos (R-CHO) merece uma análise à parte, visto que se trata de uma classe de poluentes que, embora ocorra também com o uso de óleo diesel e gasolina, frequentemente é associada apenas ao uso de álcool (MACEDO, 2005).
Com relação à queima da palha da cana-de-açúcar, esta é prática usual em quase todos os 97 países que a produzem. A queima tem por objetivo aumentar a segurança do trabalhador e o rendimento do corte pela eliminação da palha e folhas secas.
O controle dos efeitos indesejáveis das queimadas está ocorrendo de maneira progressiva, dentro da legislação vigente. No Brasil, 36% da área de colheita de cana já foi mecanizada e, no estado de São Paulo, em 45% da área já é praticada a colheita sem a queima da palha (KRUG, 2009).
Com relação ao consumo de água na produção de etanol, este é relativamente baixo, uma vez que a maior parte da produção de cana não é irrigada, restringindo o consumo ao processo industrial que funciona em ciclo fechado. Na usina, 87% do uso da água acontecem em quatro processos: lavagem da cana, condensadores/multijatos na evaporação e vácuos, resfriamento de dornas e condensadores de álcool (GUARDABASSI, 2006).
Com relação ao uso do solo, sabe-se que a maior ameaça representada pela expansão de terras cultivadas, para produção de energia e outros fins, é a irreversível conversão de ecossistemas virgem. O desmatamento, por exemplo, provoca a extinção de espécies e seus habitats, além da perda de funções do ecossistema.
No entanto, a expansão da cultura da cana tem se dado principalmente sobre áreas degradadas e de pastagens (LORA et al., 2006). Com relação à mudança de uso da terra, o problema da expansão da cultura de cana-de-açúcar pode ser por conta da pressão indireta devido ao deslocamento das culturas existentes / áreas de gado em outras regiões.
No Brasil, a expansão da cana é limitada principalmente pelas condições de qualidade do solo, precipitação pluviométrica e logística. Assim, as áreas de expansão da cana com maior potencial futuro são aqueles que combinam as três condições mencionadas acima, com perspectivas de uma evolução positiva em termos de logística. Entre as áreas que se destacam no curto prazo são: Triângulo Mineiro (estado de Minas Gerais), noroeste do estado de São Paulo, Mato Grosso do Sul, Goiás e no norte do Espírito Santo. No médio prazo, há potencial de desenvolvimento nas áreas do oeste do Estado da Bahia, sul do estado do Maranhão e sul do estado do Tocantins. A maior parte da Amazônia não é apropriada para práticas agrícolas, não sendo, portanto, propicia para expansão da cultura de cana, além das questões ambientais inerentes a esse bioma.
Por fim, as áreas de expansão da cana estão longe dos biomas mais importantes como a Floresta Amazônica, Cerrado, Mata Atlântica e Pantanal (SMEETS et al., 2006). No entanto, um dos principais problemas do setor é a manutenção das áreas de matas ciliares e reserva legal. Segundo a Secretaria de Estado de Meio Ambiente, há 10.000 km2 de matas ciliares degradadas em São Paulo; deste total, 1.500 km2 estão no setor sucroalcooleiro. A implementação de áreas de matas ciliares, além da proteção das fontes de água e corredores ecológicos, pode promover a restauração da biodiversidade no longo prazo (GOLDEMBERG et al., 2008).
Com relação aos impactos socioeconômicos do setor sucroalcooleiro, o mais significativo é justamente a criação de emprego e renda para uma grande parcela da população, com diferentes graus de escolaridade.
Dados mostram que para cada 300 milhões de toneladas de cana produzido, cerca de 700.000 postos de trabalho são criados.
Com relação às condições de trabalho, cada vez mais há o cumprimento da legislação nacional, fazendo com que casos irregulares diminuam. Ainda assim, apesar das melhorias nas condições de trabalho observadas nas últimas décadas, maiores progressos ainda são necessários (GOLDEMBERG et al., 2008).
Certificação de biocombustíveis
Diante do aumento no consumo de combustíveis renováveis, uma das formas de garantir a sustentabilidade são os sistemas de certificação capazes de assegurar que os biocombustíveis sejam produzidos e distribuídos de modo sustentável, podendo, consequentemente, ser utilizados com propósitos ambientais (GOLDEMBERG et al., 2008).
O estabelecimento de critérios e padrões de sustentabilidade amplamente aceitos enfrenta como dificuldade básica a inerente complexidade dos sistemas bioenergéticos, com sua gama de matérias-primas, tecnologias e contextos de produção. Cabe notar ainda que os sistemas de certificação para biocombustíveis, em bases voluntárias ou mandatórias, não dispõem ainda de um arcabouço legal internacional para sua sustentação, embora esses sistemas possam vir a ser utilizados no âmbito dos compromissos de mitigação da mudança climática, proteção à biodiversidade e tratados comerciais (BNDES, 2008).
A certificação é, tipicamente, uma exigência colocada pelos consumidores aos produtores. Atualmente há diversas iniciativas, principalmente internacionais para a concretização de sistemas de certificação. Desse modo, a concepção desses sistemas impõe um tratamento objetivo e cuidadoso dos aspectos de sustentabilidade, e sua implementação implica, necessariamente, a existência de agentes monitoradores independentes, que assegurem o equilíbrio e a isenção imprescindíveis. É importante que os sistemas de certificação sejam desenhados adequadamente, para evitar o risco de que sirvam como barreiras comerciais adicionais e atuem como medidas protecionistas, restringindo o espaço das alternativas sustentáveis e privilegiando as bioenergias ineficientes. Outra preocupação, pelo lado dos produtores, é o custo dos sistemas de certificação, que pode inviabilizar a produção em pequena escala (BNDES, 2008).
Uso de Biomassa para a Produção de Energia
Atualmente o Brasil encontra-se em situação
privilegiada no que se refere a suas fontes primárias de oferta de energia. Verifica-se que a maioria da energia consumida no país é proveniente de fontes renováveis de energia (hidroeletricidade, biomassa em forma de lenha e derivados da madeira, como serragem, carvão vegetal, derivados da cana-de-açúcar e outras mais).
Como o "apagão" tornou-se evidente e, conseqüentemente, o racionamento de energia, começaram as discussões sobre a matriz energética brasileira.
A utilização de biomassa para produção de energia, tanto elétrica como em forma de vapor, em caldeiras ou fornos já é uma realidade no Brasil. O uso da madeira para a geração de energia apresenta algumas vantagens e desvantagens, quando relacionadas com combustíveis à base de petróleo.
 
Vantagens
É uma energia renovável;
É pouco poluente, não emitindo dióxido de carbono e/ou enxofre; Emissões não contribuem para o efeito estufa.
É altamente fiável e a resposta às variações de procura é elevada;
A biomassa sólida é extremamente barata, sendo as suas cinzas menos agressivas para o ambiente;
Verifica-se uma menor corrosão dos equipamentos (caldeiras, fornos, etc).
Desvantagens:
Menor poder calorífico;
Maior possibilidade de geração de material particulado para a atmosfera. Isto significa maior custo de investimento para a caldeira e os equipamentos para remoção de material particulado;
Dificuldades no estoque e armazenamento. 
Desflorestação de florestas, além da destruição de habitats;
Os biocombustíveis líquidos contribuem para a formação de chuvas ácidas;
Além das citadas acima, existem algumas vantagens indiretas, como é o caso de madeireiras que utilizam os resíduos do processo de fabricação (serragem, cavacos e pedaços de madeira) para a própria produção de energia, reduzindo, desta maneira, o volume de resíduo do processo industrial.
Algumas das desvantagens podem ser compensadas através de monitoramento de parâmetros do processo. Para o controle do processo de combustão devem ser monitorados o excesso de ar, CO e, para instalações de grande porte, também, deve existir o monitoramento da densidade colorimétrica da fumaça por um sistema on-line instalado na chaminé. Esses controles do processo de combustão são medidas para impedir a geração de poluentes e, assim chamadas indiretas. As Medidas Indiretas visam reduzir a geração e o impacto de poluentes sem aplicação de equipamentos de remoção. O uso de equipamentos de remoção é uma medida direta que visa remover aquela parte de poluentes impossíveis de remover com as medidas indiretas. Portanto, deve-se, sempre que possível, tentar implantar as medidas indiretas antes de aplicar as diretas.
 
Medidas Indiretas no Controle de Poluição do ar:
Impedir a geração de poluente
Diminuir a quantidade gerada
Diluição através de chaminé alta
Adequada localização da fonte
 
Medidas Diretas no Controle de Poluição do ar:
Ciclones e multiciclones
Lavadoras
Lavador venturi
Filtro de tecido
Precipitadores eletrostáticos
Adsorvedores
Incineradores de gases
Condensadores
 
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