E12 - Fontes de energia da biomassa(resposta)

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Disciplina: Fontes Alternativas de Energia
Prof Robmilson
Data de entrega:
Conforme definido no
BB
Nome: RGM:
E12 - Fontes de energia da biomassa
INTRODUÇÃO
A biomassa é considerada um recurso natural renovável, pois sua fonte são as
matérias fixadas por seres vivos, que por meio de processos metabólicos se renovam a curto e
médio prazos. Essa matéria orgânica, produzida e acumulada em um ecossistema ou na forma
de resíduos (agropecuários e a fração biodegradável dos urbanos e industriais), pode ser
utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão. Entre as vantagens,
além de ter baixo custo e poluir menos que combustíveis fósseis, é permitir o
reaproveitamento de resíduos e efluentes - o que seria passivo ambiental passa a ser fonte de
desenvolvimento sustentável. A biomassa se renova por meio do ciclo do carbono; assim,
quando há liberação de CO2 na atmosfera pela queima, o balanço destas emissões é nulo, pois
esse composto teria sido anteriormente absorvido pelas plantas que deram origem àquela.
Então, não se altera a composição da atmosfera, desde que o uso seja proveniente de
plantações renováveis e não de forma predatória, pois em um ecossistema não se aproveitaria
de toda a produção primária produzida e acumulada, afinal parte da energia é reutilizada
naturalmente na própria manutenção do sistema. A partir dessas mesmas matérias e efluentes
orgânicos, em meio anaeróbico e por ação de bactérias, se produz naturalmente o biogás, um
biocombustível gasoso que é fonte de energia, e consequentemente também renovável.
Abordaremos este tema neste estudo e propomos ampliar a abrangência utilizando outros
materiais complementares.
ENERGIA DA BIOMASSA
A biomassa, em geral empregada para queima nas caldeiras, pode ser aplicada em
substituição ao uso de combustível fóssil. Pode ser oriunda de variadas fontes, como
reflorestamentos, bagaço de cana de açúcar, cascas de arroz, eucalipto, casca de coco,
desperdício de madeiras, resíduo das indústrias moveleiras e embalagens, podas de
arborização urbana, eliminação da emanação de metano, etc. Destaca-se por favorecer o
reaproveitamento de recursos, apresentar baixo custo de operação, alta densidade energética
e facilidades de armazenamento, conversão e transporte. Apesar dessas vantagens, é bom
ressaltar o controle amplo e necessário que se deve ter quando provém de áreas desmatadas.
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Por exemplo, quando se expandiu o programa de álcool combustível no Brasil, uma
extensa área de florestas foi desmatada, cedendo lugar para plantações de cana-de-açúcar,
para suprir usinas sucroalcooleiras. Assim, devemos priorizar a preocupação com o ambiente
quando da utilização de algumas fontes de biomassa.
BIOMASSA: PRODUÇÃO, USO E TIPOLOGIA
No Brasil, os tipos de biomassa mais utilizados são o bagaço de cana-de açúcar,
eucalipto, lenha, galhos e folhas de árvores, carvão vegetal, briquetes e pellets, casca de arroz,
casca de coco verde, capim elefante, papéis, papelão e ouriço da árvore sapucaia. Citando
apenas alguns, pela importância e expansão na produção, temos o briquete e o pellet, e
convencionais ainda bastante empregados, temos o eucalipto e o carvão vegetal.
O briquete tem poder calorifico três vezes maior do que a lenha e diversas biomassas,
constitui-se em pequenos cilindros compactos de alta densidade, produzido com resíduos e
partículas de madeiras picadas, sem aglutinantes. Geralmente usado na queima em fornos,
caldeiras e aquecedores.
Os pellets são pequenos granulados análogos à ração de cães, produzidos com
resíduos de madeira reciclados. Seu poder calorífico ultrapassa o dobro de madeira natural, e
assim podem ser queimados sem fumaça, de forma totalmente automática, com cerca da
metade do custo, comparando-se o consumo de gás. Podem ser armazenados em silo, que
automaticamente alimentam o aquecedor. É um combustível bastante usado em fornos de
padaria, de cerâmicas, estufas e outros aquecedores.
Figura 1: Briquetes – Fonte: Lippel – Disponível em https://bit.ly/378B2ee Acesso em 02 mai 2025
https://bit.ly/378B2ee
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Já o carvão vegetal, usado domesticamente em churrascos, apresenta uma variação
produzida como carvão de briquete, que por ser compactado, com um resultado de
combustão altamente calórico, durando até 3 vezes mais que o convencional. Este é mais
limpo, produz menos fumaça, não tem cheiro e é indicado para fornos e caldeiras de pizzarias,
churrascarias, lavanderias, padarias, laticínios, tinturarias, motéis, hotéis e outros usos
similares.
Figura 2 - Pellets – Fonte: MF Rural – Disponível em http://bit.ly/4d3MrtB Acesso em 02 mai 2025
Figura 3 - Briquete de carvão – Fonte: MF Rural – Disponível em https://bit.ly/3Dx07eX Acesso em 02 mai 2025
http://bit.ly/4d3MrtB
https://bit.ly/3Dx07eX
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O eucalipto, um dos principais recursos utilizados no setor carvoeiro, em florestas
renováveis chega a produzir 25 toneladas de biomassa por hectare/ano. Sua composição é
mais favorável para a produção de energia do que a do bagaço de cana de açúcar; é uma
espécie que, em um ciclo que dura quinze anos, brota outras duas vezes depois de cortado.
ENERGIA DO BIOGÁS
Entre os biocombustíveis gasosos, como o metano, temos no biogás um grande avanço
tecnológico, com uso em expansão. O biogás é um gás combustível de elevado potencial
Figura 4 – Eucalipto Tratado – Fonte: MF Rural – Disponível em https://bit.ly/4iHw9rp Acesso em 02 mai 2025
Figura 5 – Cavaco de Eucalipto – Fonte: MF Rural – Disponível em https://bit.ly/44S5WTL Acesso em 02 mai 2025
https://bit.ly/4iHw9rp
https://bit.ly/44S5WTL
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calorífico, constituído por uma mistura de metano (CH4) em percentagens que variam entre os
50% e os 70%, sendo o restante essencialmente dióxido de carbono (CO2). É obtido pela
degradação biológica anaeróbia de efluentes agropecuários, como o biogás proveniente das
vinhaças de destilarias de álcool, dejetos de pecuária suína e avícola, agroindústria, e resíduos
e efluentes urbanos, como a lama das estações de tratamento dos efluentes domésticos,
resíduos orgânicos sólidos urbanos e aterros de antigos lixões metropolitanos. Além de
resolver os problemas de passivos ambientais, RSU, poluição dos efluentes, esse
aproveitamento pode tornar sua exploração autossuficiente em termos energéticos, seja para
agropecuária ou comunitária, e os efluentes sólidos resultantes ainda podem ser aproveitados
como fertilizante orgânico em compostagens. Outra vantagem é a obtenção regulamentada
dos conhecidos certificados de redução de emissão (RCE), e dos créditos de carbono conforme
o Protocolo de Kyoto, com a obtenção de biogás ou gás metano gerados naturalmente nos
aterros e outros veículos de degradação da biomassa. Tal certificação também é concedida
para empreendimentos de outras tecnologias ecologicamente corretas de biomassa em geral,
abordadas nesse estudo.
BIOCOMBUSTÍVEIS
A biomassa também é um elemento principal de biocombustíveis de primeira geração,
como biodiesel e etanol, como fontes de energia, além de outros como o bio-óleo, metanol,
biogás, BTL (metano, "biomass to liquid", o mesmo gás que é emitido pelo lixo orgânico em
aterros sanitários e lixões). Segundo a revista digital Biomassa & Energia, "além de renováveis,
há a vantagem da semelhança entre motores com sua utilização e os que utilizam energias
fósseis, de modo que a substituição das formas de obter energia não provoca impacto
significativo na indústria automobilística (Biomassa e Energia, 2019).
Todos têm origem em culturas com propósito energético, e grande potencial de
utilização: o biogás e o metano são biocombustíveis gasosos. Já abordamos o biogás
anteriormente, assim como o etanol (produzido a partir da fermentação de hidratos de
carbono como açúcar, amido e celulose), quando caracterizamos seu uso como combustíveis
para grupos geradores. Considerando os outros tipos de biocombustível líquido, temos o
biodiesel e o metanol. O metanol advém de processos de produção, os mais comuns sãode
síntese a partir do gás natural, ou ainda do processo de pirólise¹. E enquanto o etanol abastece
a frota nacional de automóveis, o biodiesel deverá prevalecer como a melhor alternativa aos
combustíveis fósseis para caminhões, ônibus e outros tipos de veículos pesados, por ser mais
limpo e atestado como economicamente viável, com tecnologia consolidada que recebeu
investimentos pesados em recursos. É derivado de plantas, a partir de óleos de colza, mamona,
palma, girassol, por exemplo, e de gorduras animais, como sebo bovino, suíno e de aves. No
entanto, o biodiesel não substituiria o petróleo totalmente, devido ao fato de a quantidade de
matéria-prima ser muito pequena - a produção compete com o plantio de alimentos.
Pirolise¹: Reação de decomposição por meio do calor. Por meio dele é possível produzir produtos como o bio-óleo,
alcatrão pirolítico, carvão vegetal, entre outros, que servem como alternativas de combustíveis.
FONTE TÉRMICA
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O processo de geração de energia elétrica a partir de fontes térmicas está presente em
várias tecnologias, como algumas já vistas em nossos estudos: pela fissão nuclear, por
coletores solares de concentração, pela queima de combustíveis como gás natural, diesel,
biomassa e subprodutos, biocombustíveis e outros. A geração térmica se dá pela conversão da
energia química ou nuclear dos combustíveis em energia elétrica.
O processo se dá em três fases: A energia química do combustível se converte em
energia térmica por meio da queima do combustível, assim como a energia atômica do
elemento radioativo se converte em calor por meio da fissão nuclear, ou ainda a radiação solar
é absorvida, concentrada e convertida em energia térmica. O calor é transformado por uma
máquina térmica em trabalho mecânico, que por sua vez é transformado em energia elétrica
pelo gerador elétrico. Uma característica relevante das usinas térmicas é o rendimento ou
eficiência; as principais perdas na geração térmica são: perdas de combustível, que ocorrem no
processo de armazenagem e tratamento na usina; perdas térmicas, inerentes ao processo de
conversão de energia; perdas elétricas, no gerador e na subestação, próprias das máquinas
elétricas; perdas do gasto com consumo próprio, pois parte da energia elétrica é utilizada para
o funcionamento da própria usina; e as perdas na transmissão, que ocorrem na linha que liga a
usina ao sistema elétrico, podendo, se há conexão ao Sistema Integrado Nacional, incluir as
perdas rateadas de toda a rede básica.
NA PRÁTICA
No Brasil, de acordo com o Ministério de Minas e Energia (MME), há 15 anos a OIE
(Oferta Interna de Energia) já era de 201,7 milhões de toneladas equivalentes de petróleo,
sendo cerca de 43,8% proveniente de fontes renováveis. Dessas, 29,2% provinham da
biomassa. De acordo com dados do site de pesquisas digitais Portal São Francisco (2019), o
Brasil está acima da média mundial na participação da energia de biomassa, com cerca de
13,6%, superando substancialmente vários países desenvolvidos que participam com apenas
cerca de 6%. Os recursos renováveis, analisados globalmente, representam por volta de 20%
do total de suprimento energético, dos quais 14% provêm da biomassa.
FINALIZANDO
Infelizmente, o Brasil ainda usa pouco as fontes alternativas de energia. Embora seja
precursor com o programa de uso do etanol, o país ainda é muito dependente dos
combustíveis fósseis para suprir eventuais demandas e abastecer a frota de veículos e a
indústria. A boa notícia é que vem aumentando no Brasil, nas últimas décadas, o uso desta
importante fonte alternativa de energia, abordada neste capítulo: a biomassa, por sermos um
país notoriamente produtor-agropecuário em toda a sua extensão, e com uma população
urbana geradora de resíduos sólidos e efluentes. Os biocombustíveis compõem uma matriz
alternativa, que junto à convencional hídrica é responsável pelo Brasil ser o país que apresenta
a matriz energética menos poluente entre os grandes consumidores globais de energia. Somos
a nação com maior participação de fontes renováveis, segundo o Relatório sobre Mercado de
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Energias Renováveis 2018 da Agência Internacional de Energia (AIE). De acordo com
levantamento, a bioenergia moderna representou 50% do consumo energético global, oriundo
de fontes renováveis no ano passado, quatro vezes mais que as fontes fotovoltaica e eólica
combinadas (citado por Portal São Francisco, 2019). A previsão é que o país possa fazer crescer
ainda, nos próximos anos, o uso de fontes alternativas em sua matriz energética.
Referências
BARBOSA, M de A. Tecnologias e fontes alternativas de energia. [recurso eletrônico]. Curitiba:
Contentus, 2020.
http://biomassabr.com/bio/biomassabr.asp
https://www.revistabiomassabr.com/
Situação Desafiadora – E12 - Fontes de energia da biomassa
1. Para ampliar a abrangência e o conhecimento da importância das fontes de energia de
biomassas e a riqueza da biodiversidade brasileira e suas oportunidades, assista o
vídeo denominado Negócio e uso sustentável da Biodiversidade no Brasil utilizando o
link a seguir.
https://youtu.be/zkd_xth8TN8
Descreva sucintamente o nome da empresa, o que ela comercializa e de onde é
extraída o produto produzido. Além disso, cite no mínimo dois setores econômicos e
duas aplicações nos quais o produto é comercializado.
A empresa apresentada no vídeo é a Natura, que comercializa produtos
cosméticos e de higiene pessoal extraídos de forma sustentável da
biodiversidade brasileira. Os principais produtos mencionados são o óleo de
buriti e o óleo de castanha-do-brasil, que são extraídos da flora nativa. Esses
produtos são comercializados nos setores de cosméticos e de alimentos, sendo
aplicados em produtos como cremes hidratantes, óleos, sabonetes e
complementos alimentares.
2. Realize uma leitura concentrada do estudo realizado e publicado pela EPE (Empresa de
Pesquisa Energética) denominado: Papel da Biomassa na Expansão da Geração de
Energia Elétrica, disponível no link a seguir.
https://bit.ly/3d1lqIE
3. Com base no estudo elaborado pela EPE, elabore um relatório que descreva os
seguintes itens.
a) Identifique o contexto das razões para o maior uso de térmicas considerando o grande
potencial existente nos variados tipos de biomassa;
http://biomassabr.com/bio/biomassabr.asp
https://www.revistabiomassabr.com/
https://youtu.be/zkd_xth8TN8
https://bit.ly/3d1lqIE
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b) Cite as principais tecnologias de geração termelétrica e descreva resumidamente seus
princípios;
c) Apresente as principais tecnologias de geração à biomassa;
d) Apresente de forma sucinta as principais necessidades do setor elétrico;
e) Apresente de forma resumida quais rotas e com quais biomassas, as biomassas e as
necessidades de atendimento do setor elétrico podem ser correlacionadas;
f) Cite as principais recomendações apresentadas pelo estudo desenvolvido pele EPE.
a) Contexto: O estudo aponta que o grande potencial existente nos variados tipos
de biomassa disponíveis no Brasil é uma das principais razões para o maior uso de
usinas termelétricas que utilizam essa fonte de energia.
b) Principais tecnologias de geração termelétrica: O estudo menciona as seguintes
tecnologias e seus princípios:
 Ciclo Brayton (turbinas a gás)
 Ciclo Rankine (turbinas a vapor)
 Ciclo combinado (combinação dos ciclos Brayton e Rankine)
 Cogeração (geração simultânea de calor e eletricidade)
 Motores de combustão interna
c) Principais tecnologias de geração à biomassa: O estudo destaca a cogeração, a
gaseificação e a combustão direta como as principais tecnologias de geração de
energia elétrica a partir de biomassa.
d) Necessidades do setor elétrico: O estudo aponta que as principais necessidades
do setor elétrico são requisitos de capacidade e flexibilidade para atender a
demanda energética.
e) Correlação entre biomassas e necessidades do setor: O estudo indica que as
diferentes biomassas podem atender às necessidades de capacidade e flexibilidade
do setor elétrico, dependendo de suas característicase rotas tecnológicas.
f) Recomendações do estudo: O estudo recomenda a avaliação criteriosa das
tecnologias de geração termelétrica, considerando aspectos como eficiência,
flexibilidade e custos, além da sinergia entre diferentes biomassas para melhorar a
eficiência dos processos.
4. Com base nos estudos realizados, responda ao questionário a seguir.
1. Qual é a principal fonte de energia renovável discutida no relatório sobre a
expansão da geração de energia elétrica?
A) Energia nuclear
B) Energia solar
C) Biomassa
D) Energia geotérmica
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2. Quais são as principais tecnologias de geração termelétrica mencionadas no estudo?
A) Energia eólica e energia solar
B) Ciclo combinado e cogeração
C) Energia hidrelétrica e energia maremotriz
D) Energia nuclear e energia geotérmica
3. Por que as usinas termelétricas que utilizam biomassa são consideradas relevantes
para a expansão da geração elétrica no Brasil?
A) Por sua alta emissão de gases de efeito estufa
B) Pela escassez de biomassa como recurso energético
C) Devido ao grande potencial existente nos variados tipos de biomassa disponíveis
D) Por sua dependência de combustíveis fósseis
4. Qual é a importância da complementaridade da biomassa com o parque de geração
hidrelétrica, de acordo com o relatório?
A) Reduzir a capacidade de armazenamento do SIN
B) Aumentar os custos variáveis de operação
C) Contribuir para gerar energia sempre que necessário
D) Diminuir a eficiência dos processos de geração
5. Quais são as principais necessidades do setor elétrico abordadas no estudo?
A) Requisitos de capacidade e flexibilidade
B) Aumento da dependência de fontes não renováveis
C) Redução da eficiência energética
D) Maior emissão de gases poluentes
6. Como as biomassas podem atuar como recursos controláveis na geração de energia
elétrica?
A) Gerando energia apenas em horários de pico
B) Permitindo gerar energia somente em dias ensolarados
C) Possibilitando gerar energia sempre que necessário
D) Limitando a produção de energia de acordo com a demanda
7. Qual é a recomendação apresentada no estudo em relação à avaliação das
tecnologias de geração termelétrica?
A) Ignorar a sazonalidade das biomassas na geração de energia
B) Avaliar criteriosamente as tecnologias de geração termelétrica
C) Aumentar a dependência de fontes não renováveis
D) Reduzir o uso de biomassas na geração de energia
8. Por que a cogeração é destacada como uma das principais tecnologias de geração à
biomassa?
A) Por sua alta emissão de gases poluentes
B) Pela sua capacidade de gerar energia de forma eficiente
C) Devido à sua dependência de combustíveis fósseis
D) Por sua baixa disponibilidade de biomassa como combustível
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9. Como a sazonalidade das biomassas pode impactar a geração de energia elétrica?
A) Aumentando a eficiência dos processos de geração
B) Reduzindo a dependência de fontes renováveis
C) Limitando a disponibilidade de biomassa como recurso
D) Melhorando a capacidade de armazenamento do SIN
10. Qual é o objetivo da complementaridade da biomassa com o parque de geração
hidrelétrica?
A) Aumentar a capacidade de armazenamento do SIN
B) Reduzir a dependência de fontes não renováveis
C) Contribuir para gerar energia sempre que necessário
D) Diminuir a eficiência dos processos de geração
11. Por que a avaliação criteriosa das tecnologias de geração termelétrica é
importante para a expansão da geração de energia elétrica?
A) Para aumentar a dependência de fontes não renováveis
B) Para reduzir a eficiência energética dos processos
C) Para garantir a utilização eficiente dos recursos disponíveis
D) Para limitar a capacidade de armazenamento do SIN
12. Como a cogeração pode contribuir para a eficiência na geração de energia elétrica
a partir da biomassa?
A) Reduzindo a capacidade de armazenamento do SIN
B) Aumentando a dependência de fontes não renováveis
C) Permitindo a geração simultânea de calor e eletricidade
D) Diminuindo a disponibilidade de biomassa como recurso
13. Quais são os critérios considerados para classificar as biomassas e as rotas
tecnológicas no estudo?
A) Sazonalidade e possibilidade de armazenamento
B) Eficiência energética e custo de operação
C) Emissão de gases poluentes e impacto ambiental
D) Disponibilidade de recursos e demanda energética
14. Por que a sinergia entre as biomassas é importante para impulsionar a eficiência
dos processos de geração de energia?
A) Para aumentar a dependência de fontes não renováveis
B) Para reduzir a capacidade de armazenamento do SIN
C) Para melhorar a eficiência na utilização dos recursos disponíveis
D) Para limitar a disponibilidade de biomassa como recurso
15. Qual é a importância da biomassa como recurso controlável na geração de energia
elétrica, de acordo com o estudo?
A) Reduzir a capacidade de armazenamento do SIN
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B) Aumentar os custos variáveis de operação
C) Permitir gerar energia sempre que necessário
D) Diminuir a eficiência dos processos de geração
16. Qual é a principal característica do ciclo Brayton?
A) Utilização de turbinas a vapor.
B) Processo contínuo na câmara de combustão.
C) Ignição por compressão nos motores.
D) Associação em série dos ciclos Brayton e Rankine.
17. Qual é a principal característica do ciclo Rankine?
A) Utilização de turbinas a gás.
B) Processo contínuo na câmara de combustão.
C) Ignição por centelha nos motores.
D) Associação em série dos ciclos Brayton e Rankine.
18. Qual é a principal característica do ciclo Otto?
A) Utilização de turbinas a gás.
B) Processo contínuo na câmara de combustão.
C) Ignição por centelha nos motores.
D) Associação em série dos ciclos Brayton e Rankine.
19. Qual é a principal característica do ciclo Diesel?
A) Utilização de turbinas a gás.
B) Processo contínuo na câmara de combustão.
C) Ignição por compressão nos motores.
D) Associação em série dos ciclos Brayton e Rankine.
20. Qual tecnologia apresenta maior capacidade em termos de porte de usina, de
acordo com a análise comparativa entre as tecnologias de geração termelétrica?
A) Usinas de ciclo Brayton aeroderivadas.
B) Usinas de ciclo Rankine.
C) Usinas de ciclo combinado.
D) Usinas de motores de combustão interna.
21. Qual tecnologia é considerada mais competitiva em termos de flexibilidade, de
acordo com a análise comparativa entre tecnologias de geração termelétrica?
A) Usinas de ciclo Brayton aeroderivadas.
B) Usinas de ciclo Rankine.
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C) Usinas de ciclo combinado.
D) Usinas de motores de combustão interna.
5. Descreva suas conclusões sobre o tema estudado.
O estudo da EPE demonstra a importância da biomassa como fonte de energia
renovável e sua relevância para a expansão da geração de energia elétrica no
Brasil. As diferentes tecnologias de geração termelétrica, como a cogeração e a
gaseificação, permitem aproveitar eficientemente os diversos tipos de
biomassa disponíveis no país. Essa diversidade de biomassas, aliada à sua
característica de fonte controlável, contribui para atender às necessidades de
capacidade e flexibilidade do setor elétrico. O estudo recomenda uma avaliação
criteriosa das tecnologias, considerando aspectos como eficiência, flexibilidade
e custos, além da sinergia entre diferentes biomassas, a fim de maximizar a
utilização desse importante recurso energético renovável.
6. Qual a relação do estudo com a proposta da disciplina Fontes Alternativas de Energia?
O estudo realizado pela EPE sobre o papel da biomassa na expansão da geração
de energia elétrica está diretamente relacionado com a proposta da disciplina
Fontes Alternativas de Energia. Essa disciplina tem como objetivo abordar
diversas fontes de energia renováveis, incluindo a biomassa, e analisar suas
características, tecnologias de aproveitamento e potencialidades para a matriz
energética. O estudo da EPE fornece informações relevantes sobre o contexto,
as tecnologias e as oportunidades relacionadas ao uso da biomassa como fonte
de energia, contribuindo para o conhecimento e a compreensão dessa
importante alternativa energética