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Fonte de Biomassa

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Prof. Sávio Raider M. Sarkis 
Universidade Federal do Amazonas 
FT/DEQPG 
MINI CURSO DE FONTES DE ENERGIA 
Campina – Grande/ PB 
Setembro/Outubro 2014 
Produtos da Biomassa 
• Combustíveis primários: 
• Líquidos: etanol, biodiesel, metanol, óleo vegetal e óleo 
a partir da pirólise) 
• Gasosos: biogás: CH4 CO2; gás de síntese* : CO H2 ; 
produtos de gás de processos: CO, CH4 CO2 H2 
• Sólidos: biomassa torrificada, carvão vegetal, biocarvão 
com 20 a 50% de carbono obtido a partir de resíduos de 
biomassa), biocoke, briquetes. 
Gás de síntese* é uma mistura de gases combustíveis, produzida a 
partir de processos de gaseificação, ou seja, da combustão incompleta 
de combustíveis sólidos. 
Fontes de Energia a partir da biomassa 
• Vias de conversão energética 
 Conversão termoquímica 
• Principais vias de conversão da biomassa para produção de 
energia térmica 
 
• 1 Combustão; 
• 2 Carbonização/torrefação 
• 3 Pirólise; 
• 4 Gaseificação; 
• 5 Liquefação. 
Conversões 
Biomassa lenhosa 
• Plantação de Biomassa; 
• Lenha; 
• Cavaco; 
• Cana-de-açúcar; 
• Gaseificação de Biomassa. 
 
Plantação de biomassa 
• Áreas para plantação: (Ap) [ha] Disponibilidade e Potencial; 
• Produção anual de insumo de biomassa: taxa tpb=10 t/ha/ano; 
(produtividade) 
• Conteúdo energético; 20 GJ/t (biomassa seca ) 
• Tempo de plantio; 
• Seleção das espécies; 
• Fertilidade do solo; 
• Pragas e Doenças; 
• Erosão do solo; 
• Poluição da água; 
• Diversidade biológica. 
 
 
Uso da biomassa 
• Cenários Futuros 
• Pode representar 3/5 do mercado mundial de 
eletricidade e 2/5 do mercado de combustíveis diretos 
até 2050 
• (The renewables – Intensive global energy scenario – 
RIGES 1992). 
 
Produtividade da biomassa 
Caso da cana de açúcar 
Produtividade - Rendimento médio de cana no Brasil = 75 t/há 
 
Resíduos de produção = 30 t/ha 
Bagaço =30 t/ha 
 
Teor de umidade 50 % 
Gaseificação da biomassa 
• Processos que transformam a biomassa sólidas ou líquida em uma 
mistura de gases combustíveis com melhores características 
energéticas. 
 
• O processo de gaseificação da biomassa perde oxigênio para 
aumentar a sua densidade energética. 
 
• Normalmente é utilizado o uma quantidades de oxigênio inferiores à 
quantidade estequiométrica para a combustão completa. 
Etapas do Processo de Gaseificação 
Gaseificação 
• Gaseificação térmica da biomassa 
• Aplicações: geração de calor e eletricidade; produção de gás de 
síntese para produção de metanol e hidrogênio 
 
 
 Biomassa Combustível gasoso intermediário 
Gaseificação 
• Representação esquemática simplificada de um 
gaseificador para gás de síntese 
Gaseificação 
Tipos de Reatores para Processo de Gaseificação 
• Reatores de Leito Fixo LF 
• Leito Fluidizado Borbulhante LFB, 
• Leito Fluidizado Circulante LFC 
• e os reatores Entrained Flow EF 
Esquema LFC Esquema LF 
Gaseificação 
• Leito Fluidizado 
• Eficiência 35 -54% 
• Depende: 
• Relação ar combustível 
• Características construtivas 
• do reator 
Biomassa lenhosa 
Uso da biomassa sólida como fonte de energia via calor 
Biodigestores 
Produção de biogás obtido pela digestão anaeróbia de matéria orgânica 
75% CH4 
 
e 
 
25% CO2 
(1 m³) de biogás equivale energeticamente a : 
1,5 m³ de gás de cozinha; 
0,52 a 0,6 litro de gasolina; 
0,9 litro de álcool; 
6,4 KWh de eletricidade; 
2,7 kg de lenha (madeira queimada). 
Poder calorífico da Biomassa 
Amostra Umidade % Cinzas % PCS (kJ/kg) 
Eucalipto 11,9 0 18494 
Palha de cana 10,5 10,3 15203 
Bagaço de cana 9,9 10,8 17876 
Braunbeck & Cortez 2005 
Fonte www.ambienteenergia.com.br 
Determinação do PC 
Poder calorífico é a quantidade de calor (energia térmica) liberada 
durante a combustão completa de uma unidade de massa ou de 
volume de combustível (KJ/Kg ou KJ/m3) (NOGUEIRA & LORA, 2003) 
 
Bomba calorimétrica para 
determinação do poder 
calorífico da biomassa 
 
Fonte própria 
Poder calorífico da biomassa 
 
Poder calorífico da biomassa 
 
Biocombustível a partir de Microalgas 
Biocombustível a partir de Microalgas 
 
• Cultivo de microalgas 
 Desidratação e secagem 
 
Extração do óleo das microalgas 
Transesterificação 
biocombustível 
Solventes de extração 
Barreiras da Tecnologia 
• Alto custo de produção das microalgas 
• Ambientes controlados 
• Tecnologia com parte importada 
Biomassa 
• Evolução da Produção e Consumo de Biodiesel no Brasil 
Aproveitamento de resíduos 
sólidos urbanos para geração de Energia 
Usina de Biogás 
Aproveitamento de resíduos sólidos urbanos 
 
• Potencial de conservação 
• Papel 3,5 MWh/t 
• Plástico 5,3 MWh/t 
Fonte: Paula Pessoa. Acrítica 2013 
Aproveitamento de resíduos sólidos urbanos 
Emissões 
País Emissões Estimadas 
Tg/ano 
EU 8-12 
Brasil 0,7 – 2,2 
Índia 0,2-0,8 
Polônia 0,1 -0,4 
Estimativas de redução de metano de aterros sanitários economicamente 
Viáveis no Brasil a curto prazo (0,2 – 0,6) e a longo prazo (25 – 30) 
Aproveitamento de resíduos sólidos urbanos 
• Tecnologia empregada no uso do gás de lixo; 
 
• Tubos de coleta - poços verticais e horizontais (trincheiras); 
 
• O sistema de coleta de gás deve ser monitorado e ajustado 
(vazão); 
 
• Sistema de tratamento de condensado; 
 
• Necessidade de retirar o condensado formado no sistema de coleta; 
 
• Uso de sistemas de drenagem p/ tanques; 
 
• Uso de sistema de tratamento local e recirculação. 
Aproveitamento de resíduos sólidos urbanos 
• Compressor: Ajuda a retirar o gás dos poços; 
 
Comprimi o gás antes de ir p/ sistema de recuperação energética. O 
dimensionamento e seleção depende da taxa de produção, do fluxo de 
gás e do nível desejado de compressão. 
 
• Flare: Queima o excesso de gás e elimina os odores na 
usina; 
• Sistema de tratamento de gás; 
• Sistema de geração ou recuperação de energia. 
• 
 
 
Geração de Energia 
 
• Tecnologias de geração 
 
• Motores de Combustão Interna; 
Alternativo 
Rotativo 
 
• Turbinas de expansão de vapor; 
 
• Tecnologias da Incineração Controlada. 
Aspectos econômicos 
 
• Índice de Custo Benefício 
• ICB=CI+COM+CTI+CC 
• CI= custo anual do investimento na usina $/MWh 
• CI=IUxFRC/(8760xEG) 
• EG= energia garantida da usina (MWano) 
• IU=Custo total de investimento na usina ($) 
• COM = Custo anual de operação e manutenção $/MWh 
• COM =OMUxPOT/(8760XEG) 
• OMU= custo anual de operação e manutenção da usina $/MW/ano 
• POT = potência instalada na usina em MW 
 
Aspectos econômicos 
• CTI= custo anual de investimento em transmissão 
$/MWh 
• CTI=ITxFRT/(8760xEG) 
• IT=investimento em transmissão $ 
• CC = custo anual de combustível da usina 
• CC=CUTxREND 
• CUT =custo unitário do combustível $/t ou $/m3 
• REND – consumo específico médio da usina em t/MWh 
ou m3/MWh 
• ICB= 46,34 U$/MWh 
Índice de Custo Benefício 
Emissões evitadas 
0
1
2
3
4
5
6
7
GDL INC DRANCO BEM
Série1tCO2/MWh 
Referências 
• BASU, Prabir. Biomass Gasification, Pyrolysis and Torrefaction: 
Practical Design and Theory. 2013

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