Energia_de_Biomassa_02 04

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Impactos dos ciclos de combustíveis de 
biomassa
O cultivo da cana-de-açúcar e o uso dos resíduos
Energia de Biomassa
Impactos dos ciclos de combustíveis de biomassa
Estágio do 
ciclo de 
combustível
Prejuízo Receptores Categorias dos impactos
Produção de 
biomassa
Emissões de poluentes de ar devido ao uso de
maquinaria
Público Saúde humana, acidificação, mudança
climática
Barulho devido ao uso de maquinaria Trabalhadores, 
público
Saúde humana, tranquilidade do
meio rural
Riscos ocupacionais devido ao uso de maquinaria
Trabalhadores
Saúde humana
Consumo de combustível devido ao uso de
maquinaria
Uso de recursos
Demanda de mão-de-obra na produção de biomassa Geração de empregos
Emissão de substâncias toxicas no ar, água e solo
resultante da aplicação de herbicidas e pesticidas
Trabalhadores, 
público, flora e 
fauna
Saúde humana, ecotoxidade
Lixiviação de nutrientes (N, P e K) resultante da
aplicação de fertilizantes
Público, fauna e 
flora
Saúde humana, eutroficação
Impactos dos ciclos de combustíveis de biomassa
Estágio do 
ciclo de 
combustível
Prejuízo Receptores Categorias dos impactos
Produção de 
biomassa
Emissão de compostos de nitrogênio no ar Público Mudança climática
Concentração de metais pesados no solo,
substâncias patogênicas no ar, água e solo
resultantes da aplicação de esgoto
Trabalhadores, 
público, fauna e 
flora
Saúde humana, ecotoxicidade
Emissão de particulados no ar resultante da
aplicação de cinzas
Público, fauna e 
flora
Saúde humana, amenidades do meio
rural
Erosão do solo resultante da exploração de energia
da biomasssa
Público
Qualidade do solo, eutroficação
Mudança na paisagem resultante da exploração de
energia da biomassa
Amenidades do meio rural
Consumo de água resultante da exploração de
energia da biomassa
Uso dos recursos
Impactos dos ciclos de combustíveis de biomassa
Estágio do 
ciclo de 
combustível
Prejuízo Receptores Categorias dos impactos
Transporte da 
biomassa
Emissão de poluentes no ar Público Saúde humana, acidificação, mudança
climática
Acidentes rodoviários resultante do uso de veículos
Trabalhadores, 
público
Saúde humana
Uso de combustível Uso dos recursos
Demanda de mão-de-obra Geração de emprego
Uso de estradas Amenidades do meio rural
(congestionamento e danos nas
estradas, barulho)
Impactos dos ciclos de combustíveis de biomassa
Estágio do ciclo de 
combustível
Prejuízo Receptores Categorias dos impactos
Conversão da biomassa
Armazenamento da biomassa
Risco de incêndio 
Trabalhadores
Saúde humana
Degradação biológica
Secagem e processamento da
biomassa
Emissão de compostos 
orgânicos
Trabalhadores, 
público, fauna e 
flora
Saúde humana,
eutroficação,
amenidades do meio
rural (odores)
Emissão de poeira
Trabalhadores, 
público
Saúde humana,
amenidades do meio
rural
Impactos dos ciclos de combustíveis de biomassa
Estágio do ciclo 
de combustível
Prejuízo Receptores Categorias dos impactos
Conversão da biomassa
Geração de 
eletricidade
Emissões atmosféricas Público, fauna e flora Saúde humana, acidificação, mudança
climática
Emissão de águas residuais
Público, fauna e flora
Saúde humana, ecotoxidade
Demanda de mão-de-obra para
operação e manutenção da planta
Geração de emprego
Uso de recursos energéticos
renováveis e endógenos
Uso de recursos, balanço nacional de
pagamentos, segurança no fornecimento
Construção e 
desativação da 
planta
Emissões de poluentes no ar
resultantes de equipamentos de
construção Público
Saúde humana, acidificação, mudança
climática
Consumo de combustíveis fósseis Uso de recursos, balanço nacional de
pagamentos, segurança no fornecimento
Riscos ocupacionais Trabalhadores Saúde humana
Impactos dos ciclos de combustíveis de biomassa
Estágio do 
ciclo de 
combustível
Prejuízo Receptores Categorias dos impactos
Recolhimento
e reciclagem 
do lixo
Emissões no ar resultantes do transporte de cinzas Público Saúde humana, acidificação, mudança
climática
Acidentes rodoviários resultantes do uso de veículos
Trabalhadores, 
público
Saúde humana
Demanda de mão-de-obra para operação de veículos Geração de empregos
Uso de estradas Amenidades do meio rural
(congestionamento e danos nas
estradas, barulho)
Aterro sanitário para cinzas
Público
Saúde humana (lixiviação de
substâncias nocivas)
Reciclagem de cinzas Saúde humana (lixiviação de
substâncias nocivas)
Comparação das emissões dos ciclos de combustíveis obtidos a partir de resíduos da cana e 
a partir de gás natural
Produção (mg/kWh) Conversão (mg/kWh) Total (mg/kWh)
Biomassa Gás natural Biomassa Gás natural Biomassa Gás natural
NOx 21,1 28,8 213 787 234 816
SO2 0,442 16,9 5,56 0 6,01 16,9
Particulados 3,09 0 11,8 0 14,9 0
CO 8,36 9,72 556 393 563 403
NMHC 
(non-methane
hydrocarbons)
3,68 11,9 0 11,0 3,68 22,9
CO2 1.355 2.700 0 392.870 1.355 395.570
O cultivo da cana-de-açúcar e o uso dos 
resíduos
Cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) → Origem no 
sudoeste da Ásia, Nova Guiné.
 Introduzida no Brasil pelos portugueses, em 1532, oficialmente por Martim Affonso de Souza.
 Cultivo iniciado no Nordeste, principalmente em Pernambuco e Bahia. 
Típico engenho de cana-de-açúcar do Brasil colonial.
 Depois de várias dificuldades, o Brasil passou a monopolizar a produção mundial de açúcar.
 As regiões produtoras, especialmente as cidades de Salvador e Olinda, prosperaram rapidamente.
 Para diminuir a dependência do açúcar brasileiro, os holandeses iniciaram a produção açucareira no
Caribe, e mais tarde os próprios ingleses e franceses fizeram o mesmo em suas colônias, acabando com
o monopólio do açúcar brasileiro.
 No século 18, iniciou-se a produção de açúcar de beterraba, o que terminou com a dependência da
importação da Europa.
 A economia brasileira aprendeu a conviver com as constantes flutuações do mercado internacional do
açúcar.
COMPOSIÇÃO DA CANA-DE-AÇÚCAR
1 tonelada de cana
12 litros de etanol do melaço
450 a 500 kg de vapor
280 kg de bagaço
140 kg de palha
105 – 130 kg de açúcar
85 – 90 litros de etanol
ou
Usinas: 
71 kg de açúcar e 
42 litros de etanol 
Processo agrícola 
Amostra de solo
Monitorar as características químicas do solo, através de análises laboratoriais, visando a recomendação do 
uso de fertilizantes e corretivos nas áreas de implantação, reforma e soqueiras da cana-de-açúcar.
Aplicação de corretivos
Calcário: corrigir a acidez do solo e suprir
a necessidade de cálcio e magnésio.
Gesso: condicionar o subsolo a suprir
a necessidade de cálcio e enxofre.
Fosfato: Suprir a necessidade de fosfato.
Aplicação de corretivos
Gradagem pesada: Destruir plantas invasoras, incorporar ao solo restos culturais e descompactar camadas
superficiais do solo.
Gradagem intermediária: Complementação, corte e incorporação
de restos culturais remanescentes da gradagem pesada.
Subsolagem: Promove a descompactação do solo,
favorecendo a capacidade de infiltração da água
e o desenvolvimento do sistema radicular da cana-de-açúcar.
Plantio Mecanizado
Fitossanidade
A cana-de-açúcar é atacada por cerca de 80 pragas, porém, pequeno número causa prejuízos a cultura.
Dentre as principais pragas, destaca-se:
Nematóides: São parasitas de plantas responsáveis por uma parcela significativa de perdas provocadas pela
destruição do sistema radicular. Controlados com aplicação de nematicidas no solo, no momento do plantio.
Cupins: Insetos de hábitos subterrâneos. Alimentam-se de matéria orgânica morta ou em decomposição e
vegetais vivos. Controle realizado com aplicação de inseticida.
Besouro Migdolus: Ataca e destrói o sistema radicular.
Controle Mecânico: Destruição do canavial.
Controle Químico: Aplicação de inseticidas.
Controle Cultural: Uso de armadilhas com feromônio sintético.
Fitossanidade
Broca: As larvas penetram o colmo, perfurando-o na região nodal,
cavam galerias onde permanecem até o estado adulto, mariposas.
Os prejuízos decorrentes do ataque são:
- Perda de peso;
- Morte de algumasplantas;
- Queda do colmo na região da galeria;
- Redução na quantidade de caldo;
- Podridão-fusarium e podridão vermelha.
O controle mais eficiente é o biológico, através
de inimigos naturais que são liberados no campo como
Vespas (Cotesia flavipes).
Tratos culturais: Aplicação de vinhaça
Com elevados teores de potássio, água e outros nutrientes, é utilizada na irrigação para fertilizar o solo.
Vinhaça
• Resíduo pastoso e malcheiroso que sobra após
a destilação fracionada do caldo de cana-de-açúcar
(garapa) fermentado, para a obtenção do etanol (álcool etílico).
• Para cada litro de álcool produzido, 12 litros de vinhaça são deixados como resíduo.
• Usada na fertirrigação das usinas, visando maior produtividade agrícola e redução no uso 
de fertilizantes químicos.
• Uso moderado para evitar problemas como salinização e contaminação do lençol freático.
Aplicação de torta de filtro
Muito rica em fósforo a torta é utilizada
como adubo.
Aplicação de Herbicida
Cana pronta para a colheita
Colheita Mecanizada
Transporte e pesagem da cana
https://www.youtube.com/watch?v=sF-dKH8HF9g
https://www.youtube.com/watch?v=sF-dKH8HF9g
O transporte, pesagem, descarga e armazenamento da cana
 Transporte rodoviário.
 A cana é carregada inteira quando a colheita é manual.
 A cana colhida mecanicamente é picada em pedaços de 20 a 25 cm.
 Pesagem na usina.
 A cana pode ser armazenada ou ser processada imediatamente.
 A cana picada não deve ser armazenada.
 O descarregamento é feito por meio de pontes rolantes,
equipadas com garras hidráulicas ou guindastes do tipo Hillo.
A extração do caldo de cana
A mesa alimentadora recebe a cana e transfere para
o conjunto de moagem:
 Desfibrador
 Picador
 Moendas
As mesas possuem inclinação (5 a 45°): maior inclinação usa maior velocidade de
operação e permite alimentação mais uniforme.
A lavagem da cana é feita nas mesas de alimentação:
• remove terra, pedras, pedregulhos, areia
• melhora a qualidade do caldo
• prolonga a vida útil do equipamento.
O método convencional de lavagem é a base da água, mas com tendência ao uso de
sistemas de limpeza a seco.
A cana é formada basicamente de caldo e fibra.
São dois processos mais usados para extração:
1. Moagem: processo volumétrico e consiste em extrair o caldo por compressão da cana
entre dois rolos compressores, submetidos a uma determinada pressão e rotação.
2. Difusão: a separação é feita pela lavagem da sacarose absorvida ao colchão de cana
(lixiviação).
A moagem da cana
Conjunto de 6 ternos para extração do caldo
Moagem
A embebição
 A sacarose é extraída por processo de lavagem repetitiva, passando por diluição para a
solução de menor concentração.
 Visa reduzir a quantidade de água necessária por meio de operação de retorno do caldo
diluído extraído. Ao final da operação faz-se a lavagem com água.
 O líquido obtido dessa lavagem, contendo alguma sacarose que se conseguiu extrair do
bagaço, é usado na lavagem anterior por ser um pouco mais rico e, assim sucessivamente.
 Esse retorno pode ser efetuado de cinco a 20 vezes, dependendo do grau de esgotamento
desejado.
 Eficiência maior do que moedas (98% x 96%)
Extração de caldo por difusão
Comparativo técnico entre moagem e difusão
Comparativo técnico entre moagem e difusão
Usinas em Operação Safra 2004/05: 347
• Usinas com difusor: 6
• Usinas com moenda: 341
Usinas em Operação Safra 2011: 455
• Usinas com difusor: 32
• Usinas com moenda: 423
Perfil dos sistemas de extração das usinas brasileiras 
ATUALMENTE: 444 plantas no Brasil (safra 2017/2018)
A produção de açúcar
Produção de açúcar: etapas do processo
1. Extração
2. Dosagem
3. Decantação
4. Evaporação
5. Cozimento e cristalização
6. Centrifugação
7. Secagem e estoque
https://www.youtube.com/watch?v=SyKsFghMt40
Clarisina: MgO
https://www.youtube.com/watch?v=SyKsFghMt40
Secagem do açúcar
O açúcar que deixa as centrífugas possui umidade entre 0,5 a 2,0 % e T a 56-60°C.
Secadora: cilindro metálico horizontal ou vertical em que passa, contracorrente, uma corrente de ar 
impelida por um ventilador.
O açúcar deixa a secadora a T entre 35 e 40°C e umidade de 0,03 a 0,04%.
Em seguida, é enviado para empacotamento, 
pesagem e armazenamento.
A eficiência industrial total na produção de açúcar e 
etanol é, em média, de 88%.
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DOS PRODUTOS DE CANA-DE-AÇUCAR
 ETAPAS NA PRODUÇÃO DE AÇUCARProdução de açúcar
Atribui à ANP a fiscalização e a 
regulamentação do setor 
produtivo do etanol
Produção de álcool: etapas do processo
1. Extração
2. Dosagem
3. Decantação
4. Fermentação
5. Separação
6. Destilação
As etapas iniciais do processamento são as mesmas descritas no processo
de produção de açúcar.
Após o tratamento, o caldo passa pela pasteurização:
• aquecimento e resfriamento rápidos.
• O caldo quente passa por um trocador de calor em contracorrente com o caldo frio misturado.
O caldo quente é resfriado e atinge T de 60°C.
• Um resfriamento final para T de 30°C é realizado em trocador de calor quando a água, o fluído
resfriador, passa contracorrente ao fluxo do caldo.
Tratamento do álcool da cana para destilação 
Mosto: mistura de melaço e caldo de cana com uma concentração
de sólidos de 17 a 22°Brix.
Pode-se usar água para ajustar a escala de concentração
Brix para facilitar a fermentação.
A levedura, antes de retornar ao processo de fermentação, recebe um tratamento:
• Diluição na água
• Adição de H2SO4 até o pH de 2,5 ou menor.
• Esse inóculo de levedura é misturado por um período
de 1 a 3 horas antes de ser despejada nos tanques de fermentação.
Preparo do mosto e da levedura para o processo de 
fermentação
O açúcar é transformado em álcool.
As reações ocorrem em tanques onde o mosto, inserido por um período de 3 a 6 horas, e 
a levedura acidificada são misturados numa proporção de 2:1.
Fermentação
https://www.youtube.com/watch?v=jhVKurXSTfY
https://www.youtube.com/watch?v=jhVKurXSTfY
Geração de energia
COGERAÇÃO: CONCEITOS E DEFINIÇÕES
Conceito termodinâmico – cogeração é a produção de mais de uma forma de
energia útil, a partir de um único energético num mesmo processo.
Conceito empregado no setor elétrico- Res. ANEEL 235/2006 
Art 3º inciso I – Cogeração: processo operado numa instalação específica para fins
da produção combinada das utilidades calor e energia mecânica, esta geralmente
convertida total ou parcialmente em energia elétrica, a partir da energia
disponibilizada por uma fonte primária.
Em 2016, as usinas entregaram ao sistema interligado nacional 7,5 mil GWh produzidos a partir da biomassa,
superando em 10% a energia entregue ao mercado no mesmo período do ano anterior (6,7 mil GWh).
Figura 1. Diagrama padrão de um sistema de cogeração 
utilizado pelas indústrias de cana.
A indústria da cana-de-açúcar como produtora de energia