Que Resíduos Podem Ser Utilizados Como Fonte De Produção De Energia?

Biomassa é toda matéria orgânica, de origem vegetal ou animal, utilizada na produção de energia, como plantas, lenha, bagaço de cana-de-açúcar, resíduos agrícolas, restos de alimentos, excrementos e até do lixo.

Para definir a biomassa no contexto da geração de energia, não são contabilizados os tradicionais combustíveis fósseis, apesar de serem também derivados do ramo vegetal e mineral (são exemplos disso o carvão mineral, do ramo vegetal, e o petróleo e gás natural, do ramo mineral), e é por isso que pode ser considerada um recurso natural renovável.

O Brasil possui situação privilegiada para produção de biomassa em larga escala, pois existem extensas áreas cultiváveis e condições climáticas favoráveis ao longo do ano. Cerca de 9% da energia elétrica produzida no país é gerada a partir de biomassa. Você já sabe como a WEG está gerando energia a partir de resíduos sólidos urbanos?

Vantagens e desvantagens da Biomassa

Por meio da intervenção humana adequada, a biomassa é uma alternativa viável para substituir os combustíveis fósseis e poluentes, como o petróleo e o carvão, por exemplo.

Além disso, a biomassa é comumente utilizada em usinas termelétricas para gerar eletricidade, tem baixo custo de aquisição, as emissões não contribuem para o efeito estufa, é menos agressiva ao meio ambiente, diminuindo assim o risco ambiental.

Resumidamente, suas vantagens incluem: alternativa de energia renovável; baixo custo; baixa emissão de gases poluentes; produzida a partir de uma grande variedade de materiais.

Porém a produção de biomassa também por comprometer a conservação das florestas e originar novas áreas desmatadas. Existe ainda a dificuldade logística de armazenar os seus resíduos sólidos.

• Dentre as principais desvantagens, estão: eficiência reduzida; biocombustíveis líquidos podem emitir enxofre e contribuir com o fenômeno da chuva ácida; pode resultar em impactos ambientais em florestas; elevado custo financeiros de equipamentos; a queima da biomassa é relacionada com aumento de casos de doenças respiratórias; dificuldade de armazenar a biomassa sólida.
• Fontes de Biomassa
• As fontes de biomassa podem ser classificadas como: vegetais lenhosos (madeiras), vegetais não lenhosos (sacarídeos, celulósicos, amiláceos e aquáticos), resíduos orgânicos (agrícolas, industriais, urbanos) e biofluidos (óleos vegetais).
• Entre os principais produtos agrícolas usados como fonte energética alternativa geradora da biomassa encontra-se a cana de açúcar, que é aproveitada para a produção de álcool.

O bagaço da cana de açúcar, a casca do arroz, da castanha e do coco também são utilizados para gerar energia para as caldeiras. No Brasil, o bagaço da cana de açúcar é o principal recurso potencial para geração de energia elétrica.

A mandioca, os amidos, os óleos vegetais (dendê, babaçu, mamona etc.) e a celulose, entre vários outros materiais, podem ser utilizados para a produção de combustíveis para os motores.

Os dejetos urbanos, industriais e agropecuários são matérias orgânicas que podem ser transformadas em biogás, usado na produção de energia nas residências, na indústria, nos motores, com alto poder calorífico, semelhante ao gás natural. A queima da madeira ainda é bastante usada na indústria, para geração de energia. 

Como a biomassa é utilizada e transformada em energia utilizável?

A biomassa é utilizada diretamente como combustível ou através da produção de energia a partir de processos de pirólise, gasificação, combustão ou co-combustão de material orgânico que se encontra presente num ecossistema. É graças a essas tecnologias de conversão que é possível obter diversas variedades de biocombustíveis como o etanol, o metanol, o biodiesel e o biogás. Conheça os principais processos de conversão da biomassa:

Pirólise: através dessa técnica, a biomassa é exposta a altas temperaturas sem a presença de oxigênio, acelerando a decomposição da mesma. O que sobra da decomposição é uma mistura de gases, líquidos (óleos vegetais) e sólidos (carvão vegetal).

Gasificação: assim como na pirólise, nesse processo a biomassa também é acalorada na ausência do oxigênio, originando como produto final um gás inflamável. Esse gás ainda pode ser filtrado, visando remover componentes químicos residuais. A diferença básica em relação à pirólise é o fato de a gaseificação exigir menor temperatura e resultar apenas em gás.

Combustão: a queima da biomassa é realizada em alta temperatura na presença abundante de oxigênio, produzindo vapor a alta pressão. Esse vapor geralmente é usado em caldeiras ou para mover turbinas. É uma das formas mais comuns hoje em dia e sua eficiência energética situa-se na faixa de 20 a 25%.

Co-combustão: esse processo propõe a substituição de parte do carvão mineral, utilizado em urnas termelétricas, por biomassa. Assim, é reduzida significativamente a emissão de poluentes. A faixa de desempenho da biomassa encontra-se entre 30 e 37%, por isso é uma escolha bem atrativa e econômica atualmente.

Energia da Biomassa – Esquema de funcionamento

Por ser uma fonte de energia muito ampla e de baixa eficiência, utilizada, principalmente, em países pouco desenvolvidos, existem poucos dados referentes à representatividade dessa fonte de energia para a matriz energética mundial. No entanto, segundo relatório da ANEEL, cerca de 14% da energia consumida no mundo é proveniente da biomassa. Falando nisso, você conhece a matriz energética brasileira? Leia aqui! ????

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NOTÍCIAS

Geração de briquetes e péletes a partir da biomassa residual é alternativa sustentável à dependência do país de fontes não renováveis de energia.

ETHOS RESÍDUOS SÓLIDOS – O Brasil possui condições vantajosas para produzir energia, mas a recomendação é de que não sejamos dependentes de fontes não renováveis, como o petróleo, o gás natural, o urânio ou o carvão mineral. Necessitamos buscar fontes renováveis de energia. No país, a biomassa é a principal fonte de energia renovável.

Ela gera calor, energia elétrica e pode ser transformada em biocombustível sólido, como briquetes, por exemplo, resultantes da compactação de resíduos vegetais.

Como somos um dos maiores produtores agrícolas e florestais do mundo, a quantidade gerada de biomassa residual pode e deve ser mais bem aproveitada, especialmente na forma de briquetes e péletes.

Os briquetes podem ser produzidos a partir de qualquer resíduo vegetal, explicou o pesquisador José Dílcio Rocha, da Embrapa Agroenergia, ao participar da Dinâmica Agropecuária (Dinapec) 2015, mostra que a Embrapa promoveu entre 11 e 13 de março de 2015, em Campo Grande (MS). Em sua apresentação, feita para um público formado por professores, universitários, estudantes, produtores e empresários, Rocha explicou em detalhes como os briquetes são feitos, suas vantagens, utilização e investimento para produção.

Dentre os materiais utilizados para produzir os briquetes, o pesquisador citou a serragem e restos de serraria, cascas de arroz, sabugo e palha de milho, palha e bagaço de cana-de-açúcar, cascas de algodão, cascas de café, soqueira de algodão, feno ou excesso de biomassa de gramíneas forrageiras, cascas de frutas, cascas e caroços de palmáceas, folhas e troncos das podas de árvores nas cidades.

Os briquetes têm diâmetro superior a 50 milímetros e substituem a lenha em muitas aplicações, inclusive em residências (lareiras e churrasqueiras), hotéis (geração de vapor), indústrias (uso em caldeiras) e estabelecimentos comerciais como olarias, cerâmicas, padarias, pizzarias, fábricas de lacticínios e de alimentos, indústrias químicas, têxteis e de cimento. Do ponto de vista econômico, o pesquisador alertou para a realização de um plano de negócio; já do ponto de vista ambiental, ele afirmou que a tendência é tornar-se um bom ou excelente investimento.

No Brasil, são produzidas cerca de 1,2 milhão de toneladas de briquetes por ano. Destas, 930 mil são de madeira e 272 mil de resíduos agrícolas.

A taxa de crescimento da demanda de briquete é de 4,4% ao ano, o que demonstra a importância potencial no mercado de energia renovável, atestou o pesquisador.

Rocha afirmou também que nosso país possui condições vantajosas para produzir com sucesso não só briquetes como também péletes, outro substituto da lenha em muitas aplicações. “A prática é excelente opção para que vários setores produtivos agreguem valor aos resíduos que hoje são subaproveitados.”

Fábrica de briquetes

A oficina sobre briquetes incluiu visita à Eco Esfera Indústria e Comércio de Artefatos de Madeiras, empresa de Campo Grande que os produz. No local os visitantes tiveram a oportunidade de acompanhar a linha de produção, ver o funcionamento das máquinas e as etapas da fabricação, além de tirar dúvidas com o proprietário Glauco Silva, um adepto da preservação do ambiente.

“O briquete tem alto poder calorífico e produz pouca fumaça”, diz Glauco. “É um produto 100% reciclado e feito de madeira com baixo teor de umidade.

Produzimos o briquete industrial, em forma de bolachas, e o briquete em forma de tarugos de 5 a 10 centímetros de diâmetro e 40 centímetros de comprimento, para uso doméstico e para utilização em fornos de padarias e pizzarias. É um combustível ecologicamente correto, substituindo a lenha.

” Segundo Glauco, uma tonelada de briquete corresponde a três árvores altas preservadas, ou 7 metros cúbicos de madeira, e o poder de calor do briquete é de 5.000 kcal/kg, enquanto o da lenha é de 750 kcal/kg.

Participantes da oficina de briquetes na Dinapec ficaram satisfeitos com as apresentações e a programação do evento.

“Divulgar essa tecnologia de aproveitamento de resíduos é importante”, disse Brenda Farias, estudante de zootecnia da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, que, como outras 12 universitárias, ficou surpresa com a visita à fábrica da Eco Esfera.

“Foi muito bom assistir a palestra e ver de perto o processo de fabricação dos briquetes”, disse Brenda, que não sabia da existência de uma fábrica de lenha ecológica em Campo Grande.

Fábio Alexandre, gerente da Agropecuária Agro HB, também saiu da Dinapec com boa impressão: “Eu me inscrevi nessa oficina porque tenho interesse em fazer esse tipo de aproveitamento na fazenda em que atuo”.

Já Antônio Carlos de Souza, engenheiro mecânico e professor da Universidade Federal da Grande Dourados, lamentou não ter divulgado mais o evento entre os colegas.

Ele aproveitou para levar uma publicação técnica da Embrapa sobre produção de briquetes e uma amostra do produto para apresentar aos seus alunos do Curso de Engenharia de Energia.

O pesquisador da Embrapa Agroenergia José Dilcio, que ministrou a oficina de briquetes pela primeira vez na Dinapec, gostou da receptividade do público. Para ele, a Dinapec é aconchegante, uma feira tecnológica interessante, e a Embrapa tem tudo para dar um salto ainda maior nesse tipo de ação.

Por Eliana Cezar, da Embrapa Gado de Corte

Fontes de biomassa | GBio Instituto de Energia e Ambiente

• Vegetais não lenhosos
• Vegetais lenhosos
• Resíduos orgânicos

As fontes de biomassa se diferenciam de acordo com suas características ou origens. Esta diferenciação deve ser considerada quando se pretende utilizá-la como fonte eficiente para geração de energia.

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), estas estão melhor detalhadas no tópico Tecnologias de aproveitamento.

Algumas biomassas são de difícil classificação, como o caso de resíduos vegetais na etapa inicial de transformação em carvão vegetal, ou mesmo os óleos vegetais produzidos a partir de produtos derivados de árvores, como é o caso do dendê.

Outras formas de classificação da energia da biomassa consideram as rotas tecnológicas a serem adotadas para sua utilização ou seu nível de desenvolvimento tecnológico, como o caso das fontes de biomassas tradicionais e modernas (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).

Diante disso, diversas classificações foram realizadas, e apesar dessas não conseguirem considerar e classificar todos os aspectos, o mais importante é que sejam analisadas a origem e utilização de determinada bioenergia, para o reconhecimento de seus impactos e potenciais.

Nesta abordagem utilizada pelo CENBIO, e que possui diferenças conceituais quando analisadas com trabalho de outros autores, as fontes de biomassa serão separadas em três principais grupos: Vegetais não lenhosos; Vegetais lenhosos; e Resíduos Orgânicos, conforme mostra a Figura 4.1, que além de apresentar as principais fontes, apresenta também os principais processos de conversão da biomassa em energéticos.

Figura 4.1. 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.

Maiores informações sobre a caracterização dos vegetais não lenhosos podem ser encontradas no BANCO DE BIOMASSA do CENBIO.

Vegetais lenhosos

Para os vegetais lenhosos, foram considerados aqueles capazes de produzir madeira como tecido de suporte. Do ponto de vista energético, essa produção de madeira faz com que, por meio de processos e tecnologias específicos, haja a disponibilidade de conversão de energia.

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.

Estes problemas têm se generalizado em muitos países, com danos sobre o meio ambiente e a população, sendo as camadas de baixa renda as que mais sofrem seus efeitos.

Entretanto, alguns estudos silviculturais, inclusive desenvolvidos em ecossistemas complexos como a selva amazônica, têm mostrado que é possível uma exploração racional com vistas no abastecimento energético, uma vez que se considerem também como objetivos a sustentabilidade agrícola e ecológica, ainda que a maiores custos de curto prazo (NOGUEIRA e LORA, 2003).

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.

Maiores informações sobre a caracterização dos vegetais lenhosos podem ser encontradas no BANCO DE BIOMASSA do CENBIO.

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 agropecuáriosOs 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 tabela abaixo apresenta a quantidade de excremento produzido, por tipo de rebanho.

  Massa animal (kg)	Volume excremento	Massa úmida excremento	Matéria seca (%)**
  Gado de corte*	500	0,028-0,037	27,7-36,6	10
  Gado de leite*	0,031-0,035	30,2-35,0	10
  Suínos*	0,0056-0,0078	5,4-7,6	10
  Equinos*	500	0,025	28,0	20
  Aves*	2,5	0,00014-0,00017	0,14-0,17	20
  Ovinos*	–	–	2,0	20

  Fonte: *FAO, ** DIAZ E GOLUENE, 1985 apud CORTEZ; LORA; GOMEZ, 2008
  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.
  Maiores informações sobre a caracterização dos resíduos agropecuários podem ser encontradas no BANCO DE BIOMASSA do CENBIO.

• Resíduos urbanos
  Os resíduos urbanos são aqueles resíduos sólidos gerados nos ambientes doméstico e comercial. Sendo assim, englobam domicílios, escritórios, escolas, hotéis, restaurantes, varredura e podas urbanas, entre outros. 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:

  Produção (kg lixo/hab./dia)
  Até 100.000	0,4
  100.001 a 200.000
  200.001 a 500.000
  Maior que 500.001	0,7

  Fonte: CETESB, 2004
  As destinações desses resíduos podem ser os aterros sanitários, as usinas de reciclagem ou a incineração. No entanto, devido à falta de saneamento básico em muitas regiões do país os resíduos urbanos também são depositados atualmente em aterros controlados, lixões e cursos d’água, sem o devido tratamento.

  1. De acordo com a norma NBR-10 004 da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABTN, os resíduos urbanos são classificados como:
  2. Classe I – Perigosos: são os que apresentam riscos ao meio ambiente e exigem tratamento e disposição especiais, ou que apresentam riscos à saúde pública.
  3. Classe II – Não-Inertes: são basicamente os resíduos com as características do lixo doméstico.
  4. Classe III – Inertes: são os resíduos que não se degradam ou não se decompõem quando dispostos no solo, são resíduos como restos de construção, os entulhos de demolição, pedras e areias retirados de escavações.

  Os resíduos compreendidos nas Classes II e III podem ser incinerados ou dispostos em aterros sanitários, desde que preparados para tal fim e que estejam submetidos aos controles e monitoramento ambientais. Os resíduos Classe I – Perigosos, somente podem ser dispostos em aterros construídos especialmente para tais resíduos, ou devem ser queimados em incineradores especiais e não são, portanto, passíveis de qualquer tipo de reutilização.
  Além dos resíduos sólidos, são considerados também os efluentes líquidos, ou esgoto, domésticos e comerciais. Os efluentes devem ser captados nos imóveis e direcionados para estações de tratamento de esgoto – ETE’s.
  O tratamento de alguns tipos de lixo permite a recuperação de materiais que podem ser reciclados, e a produção de compostos fertilizantes. Em geral, o método de conversão energética são: a queima, a gaseificação e a biodigestão em aterros sanitários (NOGUEIRA e LORA, 2003).

• 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).

  Os resíduos das áreas de beneficiamento, como cascas de produtos vegetais (ex. arroz; amendoim; etc.) também são resíduos com potencial energético. Sua aplicação em queimadores é oportuna, ajudando a resolver o problema da disposição final destes resíduos.

  Na fabricação de papel e celulose, como resultado da dissolução da lignina da madeira com soda cáustica, a fim de se obter polpa de celulose, é produzida uma lixívia denominada “licor negro”, geralmente com concentração de sólidos de 60% e poder calorífico de 12,5 MJ/kg. A queima do licor negro em caldeiras de recuperação química melhora o balanço de energia, reduz a contaminação e permite gerar até 80%do vapor necessário na planta industrial (NOGUEIRA e LORA, 2003).

  Maiores informações sobre a caracterização dos resíduos agroindustriais podem ser encontradas no BANCO DE BIOMASSA do CENBIO.

Biomassa

Lana Magalhães

Professora de Biologia

• Biomassa é toda matéria orgânica, de origem vegetal ou animal, utilizada na produção de energia.
• Ela é obtida através da decomposição de uma variedade de recursos renováveis, como plantas, madeira, resíduos agrícolas, restos de alimentos, excrementos e até do lixo.
• O Brasil possui situação privilegiada para produção de biomassa em larga escala, pois existem extensas áreas cultiváveis e condições climáticas favoráveis ao longo do ano.

Vantagens e Desvantagens da Biomassa

Por ser uma fonte de energia renovável, por meio da intervenção humana adequada, a biomassa é uma alternativa viável para a substituição dos combustíveis fósseis e poluentes, como o petróleo e o carvão, por exemplo.

Além disso, a biomassa é comumente utilizada em usinas termelétricas para gerar eletricidade. No Brasil, cerca de 9% da energia elétrica produzida é gerada a partir de biomassa.

Em resumo, as suas vantagens incluem:

• Alternativa de energia renovável;
• Baixo custo;
• Baixa emissão de gases poluentes;
• Produzida a partir de uma grande variedade de materiais.

Apesar de suas vantagens, a produção de biomassa por comprometer a conservação das florestas e originar novas áreas desmatadas. Existe ainda a dificuldade logística de armazenar os seus resíduos sólidos.

Dentre as principais desvantagens da biomassa podemos citar:

• Eficiência reduzida;
• Biocombustíveis líquidos podem emitir enxofre e contribuir com o fenômeno da chuva ácida
• Pode resultar em impactos ambientais em florestas;
• Elevado custo financeiros de equipamentos;
• A queima da biomassa é relacionada com aumento de casos de doenças respiratórias;
• Dificuldade de armazenar a biomassa sólida.

Fontes de Biomassa

A renovação da biomassa ocorre através do ciclo do carbono. A queima de biomassa ou de seus derivados, liberam o CO2 na atmosfera. As plantas, através da fotossíntese, transformam esse CO2 em hidratos de carbono, resultando na liberação de oxigênio.

Ciclo de produção de biomassa

Entre os principais produtos agrícolas usados como fonte energética alternativa geradora da biomassa encontra-se a cana-de-açúcar, que é aproveitada para a produção de álcool.

O bagaço da cana-de-açúcar, a casca do arroz, da castanha e do coco também são utilizados para gerar energia para as caldeiras. No Brasil, o bagaço da cana-de-açúcar é o principal recurso potencial para geração de energia elétrica.

A mandioca, os amidos, os óleos vegetais (dendê, babaçu, mamona etc.) e a celulose, entre muitos outros materiais, que podem ser utilizados para a produção de combustíveis para os motores.

Os dejetos urbanos, industriais e agropecuários são matérias orgânicas que podem ser transformadas em biogás, usado da produção de energia nas residências, na indústria, nos motores, com alto poder calorífico, semelhante ao gás natural.

A queima da madeira ainda é bastante usada na indústria, para geração de energia. As indústrias são as principais consumidoras de energia da biomassa no Brasil.

O aproveitamento da biomassa ocorre por três procedimentos principais:

• Combustão direta: podem ainda envolver outros processos físicos como secagem, corte e quebra.
• Processos termoquímicos: gaseificação, pirólise, liquefação e transesterificação;
• Processos biológicos: digestão anaeróbia e fermentação.

Produtos derivados da biomassa

Os principais produtos derivados da biomassa são:

Biogás

O biogás é um gás metano obtido juntamente com o dióxido de carbono, resultado da decomposição de materiais como resíduos alimentares, esgoto e excrementos. Ele é obtido em digestores.

O etanol é extraído do caldo da cana-de-açúcar, da beterraba e do milho. No caso da cana-de-açúcar, cerca de 28% do material é transformado em bagaço e pode ser aproveitado para geração de energia.

Etanol celulósico

O etanol celulósico é obtido por dois processos. Em um deles a biomassa é formada basicamente por moléculas de celulose, é submetida ao processo de hidrólise enzimática. O outro é formado pela gaseificação, fermentação e destilação.

Biodiesel

O biodiesel é obtido de óleos vegetais como a mamona, o dendê, a soja etc. É um produto natural e biodegradável com baixo teor poluente, usado como combustível e na produção de energia.

Carvão vegetal

O carvão vegetal é resultado da carbonização da lenha. Nesse caso, para evitar impactos ambientais é importante conhecer a origem da madeira, pois boa parte dela é originária de matas nativas.

Licenciada em Ciências Biológicas (2010) e Mestre em Biotecnologia e Recursos Naturais pela Universidade do Estado do Amazonas/UEA (2015). Doutoranda em Biodiversidade e Biotecnologia pela UEA.

Biogás: o que é e como ele é transformado em energia

Imagem de Jan Nijman por Pixabay

O biogás é o gás produzido a partir da decomposição da matéria orgânica (resíduos orgânicos) por bactérias. Na geração de energia do biogás, ocorre a conversão da energia química do gás em energia mecânica por meio de um processo controlado de combustão. Essa energia mecânica ativa um gerador que produz energia elétrica. O biogás também pode ser usado em caldeiras por meio de sua queima direta para a cogeração de energia.

Existem três rotas para usar a biomassa como fonte energética.

A primeira é através da combustão direta, a segunda é a gaseificação e a terceira diz respeito a reprodução do processo natural em que a ação de micro-organismos em um ambiente anaeróbico produz a decomposição da matéria orgânica e, consequentemente, emite o biogás.

Descoberto no século XVII, o biogás passou a ser considerado uma fonte de energia a partir de uma apresentação feita por Louis Pasteur, no século XIX, na qual foi feita a demonstração da geração de biogás através de uma mistura de estrume e água.

No final do século XIX, o biogás passou a ser coletado em estações de tratamento de efluentes na Inglaterra e, na década de 1940, começou a ser aproveitado a partir de esterco de animais em plantas de geração de energia na Índia. Desde então, o processo anaeróbio tem evoluído e se expandido para o tratamento de resíduos agrícolas e industriais.

A gaseificação consiste em reações termoquímicas que envolvem um combustível sólido na presença de ar ou oxigênio (em quantidade mínima para a combustão) e vapor d’água (que formam gases) para serem usados como energia térmica ou elétrica, para a síntese de produtos químicos e para a produção de combustíveis líquidos. A digestão anaeróbia ocorre naturalmente em muitos ecossistemas, como nos sedimentos aquáticos de lagos de água doce ou salgada.

Os reatores anaeróbios, que são como uma usina de biogás, procuram reproduzir as condições naturais ao criar ecossistemas artificiais através das lagoas dos reatores anaeróbios, e seu emprego inicial é o tratamento de resíduos semissólidos, como o estrume de animais, lixo doméstico e lodos provenientes do tratamento de efluentes. Normalmente, o biogás é composto por 60% de metano, 35% de dióxido de carbono e 5% de uma mistura de hidrogênio, nitrogênio, amônia, ácido sulfídrico, monóxido de carbono, aminas e oxigênio.

Aproveitamento do biogás proveniente de aterros sanitários

A disposição final de resíduos sólidos é um dos principais problemas ambientais dos centros urbanos, cujas administrações acabam por recorrer aos aterros sanitários. O aterramento do lixo leva à produção de biogás. A distribuição da concentração destes gases varia de acordo com o aterro e de acordo com a composição, idade e umidade dos resíduos.

A geração de biogás em aterros normalmente começa após os primeiros três meses seguintes à disposição, podendo continuar pelo período de 30 anos ou mais. Por conter uma alta concentração de metano, o biogás deve ser considerado no cálculo dos gases do efeito estufa.

Segundo o relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), as emissões de metano provenientes de aterros sanitários variam entre 20 teragramas por ano (Tg/ano) e 70 Tg/ano, o que indica que os aterros são responsáveis pela produção de 6% a 20% das emissões totais de metano por ano, em todo o mundo.

O aproveitamento do biogás pode ser feito através da instalação de drenos que atinjam todas as camadas de lixo. A impermeabilização da base e da cobertura do aterro é uma medida que contribui tanto para colaborar com o processo de degradação da matéria orgânica, aumentando a produção do biogás, quanto para prevenir a contaminação do solo e da água subterrânea do local.

O sistema de extração encaminha os gases provenientes do aterro (o biogás) para um sistema de captação, levando-o até o sistema de tratamento, o qual é composto por um conjunto de sopradores e de filtros para que as gotículas de condensado e material particulado sejam removidos. Em seguida, o gás é encaminhado para a queima que ocorre nos flares.

Aproveitamento do biogás proveniente do tratamento de esgoto

O esgoto que vem da rede coletora é transportado até a estação elevatória, onde as partículas maiores são retidas, e então é destinado a uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE).

Os resíduos sólidos são destinado a um aterro sanitário, enquanto o líquido é enviado a um reator onde há o processo de digestão da matéria orgânica pelas bactérias ali presentes e de lá segue para uma etapa de pós-tratamento.

O gás produzido pela atividade bacteriana pode ser queimado e transformado em gás carbônico ou pode ser reaproveitado na forma de biogás.

Biodigestores domésticos

Os biodigestores convencionais são subdivididos em descontínuos e contínuos.

Os descontínuos, também conhecidos como batelada, são abastecidos somente uma vez, e mantidos fechados por um período de tempo no qual a matéria orgânica sofrerá fermentação.

Já os biodigestores contínuos são os que requerem abastecimento periódico de matéria orgânica (normalmente diário). Ambos os modelos permitem a geração de energia através do biogás.

Modelo indiano

É constituído por uma cúpula móvel feita de ferro ou fibra de vidro, na qual o gás é armazenado à medida em que a matéria orgânica vai sofrendo fermentação.

Esse armazenamento e a produção incessante de biogás permitem que o aproveitamento seja feito de forma ininterrupta.

A existência de uma parede central, que divide o tanque de fermentação em duas câmaras, auxilia na separação da biomassa já fermentada, para o futuro descarte.

Modelo chinês

Consiste em uma câmara cilíndrica de alvenaria com um teto abobadado e impermeável, destinado para o armazenamento do biogás. Esse reator funciona à base de diferenças de pressão no seu interior. Assim, quando há o aumento de pressão, a biomassa é deslocada da câmara de fermentação para a caixa de saída – e quando há descompressão, ocorre o movimento inverso.

Biodigestor residencial da Recolast

Pode ser utilizado tanto em propriedades rurais como em residências urbanas. Ele é compacto, eficiente e de baixo custo.

O biodigestor residencial pode ser abastecido com restos de alimentos, grama, fezes de animais domésticos, galinha, porcos e biomassa em geral.

Ele tem capacidade para produzir o equivalente a um botijão de gás de cozinha e 20 litros de biofertilizante para adubação de hortas, além de ter efeito inseticida. Veja mais detalhes do equipamento e consulte preços na Loja eCycle.

Biodigestor residencial da HomeBiogas

O HomeBiogas é um biodigestor residencial que promove o aproveitamento de recursos. Esse tipo de produto promove a transformação dos resíduos orgânicos em gás de cozinha e biofertilizante orgânico natural, através de um processo de biodigestão anaeróbica.

Dentro do sistema, é possível colocar cascas, ossos, restos de alimentos, esterco animal e também fezes de animais de estimação. Todos esses materiais servem como matéria-prima para a geração de biogás.

Veja mais detalhes do equipamento e consulte preços na Loja eCycle.

Vantagens da geração de energia

O biogás representa uma alternativa de geração de energia para abastecer comunidades isoladas, que podem utilizar os resíduos gerados na agricultura e na pecuária para suprir suas demandas energéticas.

Além disso, o aproveitamento da energia do biogás proveniente de aterros sanitários e do tratamento de esgoto representa uma destinação mais sustentável e inteligente para os resíduos.

Usar o biogás para gerar energia também impede que o metano proveniente da decomposição da matéria orgânica seja liberado para a atmosfera ao se transformar em água e gás carbônico pelo processo de queima. Dessa forma, a energia do biogás é apresentada como uma alternativa que não gera tantos impactos socioambientais quanto o gás natural.

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