Pesquisa Biomassa

Prévia do material em texto

22
KROTON-ANHANGUERA EDUCACIONAL
Faculdade Anhanguera de São José
Curso de Bacharelado em Engenharia Mecânica
Anderson Faria Harrisberger de Carvalho 	RA: 3285578880
Benedito Reginaldo Batista 			RA: 3253559193
Gilda Maria da Silva 				RA: 6853453817
Juceli Rodrigues Siqueira 				RA: 3284576456
Pedro Henrique Duque Galvão 			RA: 3226039707
Ronaldo Truyts Aizawa 				RA: 3266580330
Tamires de Oliveira Monteiro 			RA: 3226039708
PESQUISA SOBRE ENERGIA ATRAVÉS DA BIOMASSA
Professor: Nelson Sugimoto 
São José dos Campos-SP
2015
SUMÁRIO
2. BIOMASSA	13
2.1 ENERGIA DA BIOMASSA	16
2.2 ENERGIA A PARTIR DA CASCA DE CUPUAÇU	18
3 VANTAGENS	19
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS	20
REFERÊNCIAS	22
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Usina	16
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Oferta de energia primária no Brasil.	11
Gráfico 2 - Participação da energia primária, 1850 á 1990 e cenários para 2100.	12
Gráfico 3 - Participação da energia primária, 1850 á 1990 e cenários para 2100.	13
LISTA DE TABELA
Tabela 1 - Produção de energia das principais regiões no mundo (	19
	
1 INTRODUÇÃO
Biomassa: uma energia brasileira
Biomassa é ainda um termo pouco conhecido fora dos campos da energia e da ecologia, mas já faz parte do cotidiano brasileiro. Fonte de energia não poluente, a biomassa nada mais é do que a matéria orgânica, de origem animal ou vegetal, que pode ser utilizada na produção de energia.
A produção de energia no século 20 foi dominada por combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás) que representavam ainda no início do século 21, cerca de 80% de toda a energia produzida no mundo sendo representado no gráfico 1 abaixo:Gráfico 1 - Oferta de energia primária no Brasil. 
Fonte: Scielo: 2014
Além dos combustíveis fósseis, energia nuclear e energia hidroelétrica tinham pequenas participações, bem como as novas fontes renováveis de energia (solar, eólica, geotérmica e pequenas centrais hidroelétricas) que são as mais atraentes do ponto de vista ambiental, mas que lamentavelmente representavam apenas 1,5% da produção mundial. No total todas estas fontes representavam 10% da produção de energia. Os outros 10% se originam na biomassa: 8,40% sob a forma de biomassa tradicional usada de forma primitiva, não sustentável, pelas populações carentes da África, Ásia e parte da América Latina, que derrubam as árvores para aquecer ambientes e cozinhar. Os restantes 1,91% eram usados como formas modernas de energia, quer gerando eletricidade ou produzindo carvão vegetal para a indústria siderúrgica quer produzindo etanol, um excelente combustível com octanagem maior do que a gasolina, sem as suas impurezas como particulados e óxidos de enxofre.
A fração da biomassa usada em diferentes regiões do mundo varia muito, desde 2% nos países da OCDE até 60% em certas regiões da África como podemos ver no gráfico 2.Gráfico 2 - Participação da energia primária, 1850 á 1990 e cenários para 2100.
Fonte: Scielo 2014.
Em 1850, biomassa representava 85% do consumo mundial de energia e, mais ainda, antes disso era praticamente a única forma de energia usada pelo homem, além da força dos ventos (para navegação), animais domesticados (na agricultura) e pequenas quantidades de carvão para aquecimento residencial.
Com a Revolução Industrial que se iniciou com o uso das máquinas a vapor no fim do século 18, a importância do carvão, que era pequena, usado principalmente para aquecimento residencial, aumentou para 15% em 1850 e cresceu rapidamente para 50% no fim do século 19. O gráfico 3 mostra duas das projeções existentes indicando também a importância crescente da energia solar e o declínio da contribuição das fontes fósseis de energia. 
Gráfico 3 - Participação da energia primária, 1850 á 1990 e cenários para 2100. 
Fonte: Scielo 2014.
2. BIOMASSA
Biomassa é ainda um termo pouco conhecido fora dos campos da energia e da ecologia, mas já faz parte do cotidiano brasileiro. Fonte de energia não poluente, a biomassa nada mais é do que a matéria orgânica, de origem animal ou vegetal, que pode ser utilizada na produção de energia. Para se ter uma idéia da sua participação na matriz energética brasileira, a biomassa responde por um quarto da energia consumida no País.
Esse percentual tende a crescer com a entrada em operação de novas usinas. Até 2006, devem começar a funcionar 26 novos empreendimentos de geração de energia a partir da biomassa selecionados pela Eletrobrás para o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (PROINFA). Todos os organismos biológicos que podem ser aproveitados como fontes de energia são chamados de biomassa. Entre as matérias-primas mais utilizadas estão a cana-de-açúcar, a beterraba e o eucalipto (dos quais se extrai álcool), o lixo orgânico (que dá origem ao biogás), a lenha e o carvão vegetal, além de alguns óleos vegetais (amendoim, soja, dendê). Em termos mundiais, os recursos renováveis representam cerca de 20% do suprimento total de energia, sendo 14% proveniente de biomassa e 6% de fonte hídrica. No Brasil, a proporção da energia total consumida é cerca de 35% de origem hídrica e 25% de origem em biomassa, significando que os recursos renováveis suprem algo em torno de dois terços dos requisitos energéticos do País. A biomassa é uma forma indireta de aproveitamento da energia solar absorvida pelas plantas, já que resulta da conversão da luz do sol em energia química. Estima-se que existam dois trilhões de toneladas de biomassa no globo terrestre ou cerca de 400 toneladas por pessoa, o que, em termos energéticos, corresponde a 8 vezes o consumo anual mundial de energia primária (produtos energéticos providos pela natureza na sua forma direta, como o petróleo, gás natural, carvão mineral, minério de urânio, lenha e outros). Em 2004, três novas centrais geradoras a biomassa (bagaço de cana) entraram em operação comercial no País, acrescentando 59,44 MW à matriz de energia elétrica nacional. Projeções da Agência Internacional de Energia indicam que o peso relativo da biomassa na geração mundial de eletricidade deverá passar de 10 terawatts/hora (TWh), em 1995, para 27 TWh em 2020. Para se ter uma idéia de quanto isso representa, o Brasil consumiu 321,6 TWh em 2002.
Atuando no mercado há mais de 60 anos, a Companhia Energética Santa Elisa, localizada em Sertãozinho (SP), produz 30 MW/h de energia, o suficiente para abastecer uma cidade de 500 mil habitantes. O custo da energia produzida é de US$ 30 por megawatt/hora. “Acaba saindo mais barato do que a energia produzida em uma hidrelétrica, se considerarmos que para construir uma usina desse tipo é necessário gastar muito dinheiro. Há também os problemas ambientais e sociais”, explica o diretor administrativo da empresa, Sebastião Henrique Gomes. O diretor destaca ainda as vantagens da biomassa em termos de controle da poluição: “O uso desse tipo de fonte renovável de energia está diminuindo a emissão de gases poluentes no ambiente. Quando aproveitamos o bagaço da cana para produzir energia elétrica, também estamos preservando a natureza”. Na produção de energia a partir de biomassa, não há emissão de dióxido de carbono e as cinzas são menos agressivas ao meio ambiente, em comparação com as provenientes de combustíveis fósseis, como o petróleo.
Pesquisador do Centro Nacional de Referência em Biomassa (CENBIO), o ambientalista Orlando Nunes lembra que uma das principais vantagens da biomassa é a capacidade de renovação. “É muito importante para um país como o Brasil produzir energia onde ela será consumida e poder produzi-la sem o risco de que acabe”, diz. “O uso dessa energia gera empregos e renda ao envolver mão-de-obra local na produção. Mais de 1 milhão de pessoas trabalham com Biomassa no Brasil e o número tende a crescer.” Dados do Balanço Energético Nacional (edição 2003) revelam que a participação da biomassa na matriz energética brasileira é de 27%, a partir da utilização de lenha de carvão vegetal (11,9%),bagaço de cana-de-açúcar (12,6%) e outros (2,5%). O potencial autorizado para empreendimentos de geração de energia elétrica, de acordo com a ANEEL, é de 1.376,5 MW, quando se consideram apenas centrais geradoras que utilizam bagaço de cana-de-açúcar (1.198,2 MW), resíduos de madeira (41,2 MW), biogás ou gás de aterro (20 MW) e licor negro (117,1 MW).
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. Diante dessa dependência de recursos energéticos, surge a necessidade de diversificar a utilização das fontes energéticas.
Atualmente, o petróleo é a principal substância empregada na geração de energia, porém, a biomassa é uma fonte utilizada bem antes da descoberta do “ouro negro”. O homem utiliza a lenha como fonte energética desde o início da civilização. Portanto, a biomassa faz parte da história da humanidade como fonte de energia.
A biomassa é um material constituído principalmente de substâncias de origem orgânica, ou seja, de animais e vegetais. A energia é obtida através da combustão da lenha, bagaço de cana-de-açúcar, resíduos florestais, resíduos agrícolas, casca de arroz, excrementos de animais, entre outras matérias orgânicas.
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.Figura 1 - Usina
Fonte: Ambiente Brasil, 2015
2.1 ENERGIA DA BIOMASSA
Energia que é gerada por meio da decomposição de materiais orgânicos (esterco, restos de alimentos, resíduos agrícolas que produzem o gás metano, é utilizado para a geração de energia). Para fazê-la são utilizados materiais como biomassa arborícola, sobra de serragem, vegetais e frutas, bagaço de cana e alguns tipos de esgotos. Ela é transformada em energia por meio dos processos de combustão, gaseificação, fermentação ou na produção de substâncias líquidas.
A energia de biomassa é renovável, garante o fornecimento de energia e também auxilia na diminuição do CO2 na atmosfera. Além disso, há uma utilização do lixo na produção, diminuindo a quantidade de dejetos nos aterros. A bioenergia pode ser convertida em três produtos: eletricidade, calor e combustíveis.
As técnicas utilizadas são:
- Combustão: Libera o calor para a produção de eletricidade por meio da biomassa, que pode ser utilizada em usinas de carvão. Na indústria de madeira, é utilizada a combustão de restos de madeira para a produção de calor e eletricidade.
- Gaseificação: Converte biomassa em combustível na forma gasosa tendo como principais produtos o hidrogênio e o monóxido de carbono, utilizados na geração de energia e indústria química.
- Fermentação: Desintegra a biomassa com uma bactéria anaeróbica para que se forme uma mistura contendo metano e dióxido de carbono. É utilizado para a formação de eletricidade e nas indústrias para purificação de lixo e esgoto.
Há formas também de produção de substâncias líquidas a partir de um material que seja vegetal. Pode ser feita de duas formas: conversão biológica, onde os açúcares da cana são transformados de bactérias em etanol. Já a conversão térmica ocorre O Governo Federal possui um Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica(PROINFA) que prevê a geração de energia com a utilização de dejetos da cana, lixo e esgoto. Essa demanda traz vantagens ambientais e, principalmente, incide nos grandes centros, reduzindo a emissão de poluentes e o efeito estufa. As usinas que utilizam a biomassa com fins energéticos são principalmente as usinas de cana-de-açúcar e destilarias, cerâmicas e olarias, fábricas de papel e celulose, siderúrgicas, padarias, restaurantes, dentre outros.
Biogás: é o gás que é gerado durante o processo de digestão de biomassa na forma anaeróbica. Pode tanto ser utilizado em fogões como para a geração de energia.
Os resíduos da biomassa podem ser classificados da seguinte forma: resíduos sólidos urbanos, resíduos animais, resíduos vegetais, resíduos industriais e resíduos florestais.
Resíduos sólidos urbanos: Usados por meio da queima direta que já é adotada nos países desenvolvidos. O lixo pode conter até 705 materiais com potencial energético.
Resíduos animais: O método indicado para esse tipo de resíduo é a digestão anaeróbica.
Resíduos vegetais: Podem ser transformados facilmente em energia graças à baixa umidade e à facilidade de processamento. A sua disponibilidade é sazonal, necessitam de armazenamento e isso pode alterar os processos de fermentação.
2.2 ENERGIA A PARTIR DA CASCA DE CUPUAÇU
Um projeto pioneiro na produção de energia a partir de biomassa está sendo desenvolvido no município amazonense de Manacapuru. O Centro Nacional de Referência em Biomassa, em parceira com o Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA) e com o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), está testando a casca de cupuaçu como combustível para produção de eletricidade. Para o projeto, foram escolhidas 187 famílias de agricultores do assentamento de Aquidaban. Após a definição de como será feita a distribuição da eletricidade gerada, o sistema – que já está em funcionamento – deve ser inaugurado oficialmente no início de Setembro próximo. A Eletrobrás, a Eletronorte e a Companhia Energética do Amazonas (CEAM) deverão atuar como parceiros no projeto.
A Tabela 1.1 mostra a produção de energia nas principais regiões no mundo até o ano 2003. O petróleo continua sendo a principal fonte energética em produção e consumo no mundo inteiro (26 389,37 x bep). As principais regiões produtoras de energia da biomassa são Ásia e Austrália, América Latina e Caribe, que também são as regiões com o maior potencial para incrementar o uso dessa fonte renovável. As regiões como Europa e Oriente Médio têm a menor disponibilidade de biomassa e, consequentemente, a produção de energia com essa fonte é a mais baixa no mundo.
Tabela 1 - Produção de energia das principais regiões no mundo (
3 VANTAGENS
Entre as principais vantagens da biomassa estão:
- Baixo custo de operação;
- Facilidade de armazenamento e transporte;
- Proporciona o reaproveitamento dos resíduos;
- Alta eficiência energética;
- É uma fonte energética renovável e limpa;
- Emite menos gases poluentes.
Porém, o seu uso sem o devido planejamento pode ocasionar a formação de grandes áreas desmatadas pelo corte incontrolado de árvores, perda dos nutrientes do solo, erosões e emissão excessiva de gases.
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.
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A utilização da biomassa florestal como fonte de energia é sem dúvida a alternativa que contempla a vocação natural do Brasil. Entretanto, apesar de seu comprovado potencial, a biomassa florestal não recebe dos governos a atenção necessária na concepção da matriz energética brasileira. Diante da atual crise de energia, os baixos custos de produção da biomassa florestal, decorrentes da alta produtividade, mostram que é necessário repensar o uso da madeira como fonte de energia. 
Em termos socioambientais, as vantagens da biomassa são inúmeras. Se cultivada de forma sustentável, seu manejo e utilização não acarretam acréscimo de CO2 à atmosfera, já que o CO2 liberado pela combustão é extraído da atmosfera durante o processo de fotossíntese. Além disso, sua utilização em larga escala para fins energéticos pode promover desenvolvimento sustentável de áreas rurais e regiões pouco desenvolvidas, reduzindo o êxodo para as áreas densamente urbanizadas.No entanto, para que as potencialidades da bioenergia sejam devidamente aproveitadas, é preciso que os planejadores do setor energético reconheçam a sua importância como vetor de desenvolvimento regional e sustentável. É preciso, portanto, maior fomento à pesquisa e desenvolvimento de projetos industriais de aproveitamento energético da biomassa, com vista à oferta local de empregos e à melhoria do padrão de vida de comunidades e regiões subdesenvolvidas. 
Conforme relata LIMA e BAJAY (1998), é imprescindível o desenvolvimento de pesquisas visando reduzir os custos de produção da biomassa florestal, que contemple os seguintes aspectos: 
Seleção de espécies e procedências mais adequadas para cada região de plantio; 
Sistemas de implantação, manejo e colheita; 
Processos de usos finais de maior eficiência; 
Estudos técnicos, econômicos e financeiros que dêem maior confiabilidade aos valores utilizados na definição das taxas de reposição florestal obrigatória. 
Assim, torna-se necessário promover campanhas de divulgação, visando a conscientização e a divulgação aos técnicos responsáveis pelo planejamento energético sobre este importante instrumento para implementar as políticas energéticas concernentes a biomassa florestal.
REFERÊNCIAS
BRASIL ESCOLA. Biomassa. Disponível em: http://www.brasilescola.com/geografia/biomassa.htm. Acesso em: 20 set 2015. 
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Balanço energético nacional 1996. Brasília: MME, 1996. 150p. 
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Balanço energético nacional 2004. Brasília: MME, 2004. 169p. 
CELULOSE ONLINE. Biomassa gera 14% da energia no planeta. Portal Celulose Online. 2004. Disponível em: <http://www.celuloseonline.com.br/pagina/pagina.asp?iditem=4829> Acesso em 15 agosto 2005.
FONTES DE ENERGIA. Energia de biomassa. Disponível em: http://fontes-de-energia.info/biomassa.html. Acesso em 20 set 2015.
LORA, E. E. S.; ANDRADE, R. V. Geração de energia e gaseificação de biomassa. Biomassa & Energia, Viçosa, v. 1, n. 3, p. 311-320, 2004.
SCIELO. Biomassa e energia. Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422009000300004. Acesso em: 20 set 2015.
UNICAMP. Biomassa para energia. Disponível em: http://www.nipe.unicamp.br/2013/docs/publicacoes/inte-biomassa-energia070814.pdf. Acesso em: 20 set 2015.