Biomassa – Energia de Origem Orgânica – O que é?

Biomassa é um material constituído principalmente de substâncias de origem orgânica (vegetal, animal, micro-organismos). A biomassa, antes da Revolução Industrial, era a maior fonte de energia aproveitada pelo homem. Com a exploração do petróleo, ela foi substituída, pois o combustível fóssil apresentava um custo mais favorável e uma rede enorme de aplicações práticas.

A concentração de energia solar, de origem difusa, é realizada pela fotossíntese, com a produção de. material vegetal e subsequentes transformações dentro dos diversos níveis da cadeia alimentar. Considerando que o combustível inicial, a energia solar, está numa forma não concentrada, muito trabalho é dispensado em atividades intermediárias (plantio, colheita, transporte, etc.) para a obtenção do material a ser encaminhado às centrais de combustão ou conversão químico-biológica, visando à produção de energia aproveitável pelo homem.

A utilização da energia da biomassa é considerada estratégica para o futuro, já que apresenta a característica vantajosa de ser uma fonte renovável de energia.

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Exploração de florestas

O homem vem dizimando as florestas naturais para aproveitamento de lenha desde o início da civilização, tendo devastado grandes superfícies terrestres, como é o caso da Mata Atlântica brasileira. Ainda hoje, no Brasil, a lenha ocupa a terceira posição em fonte de energia utilizada, sendo que grande parte desse material é extraído das poucas reservas florestais que ainda restam no país.

Atualmente, mais de dois bilhões de pessoas dependem da lenha como fonte de energia, e o consumo mundial está beirando um total de 1,1 bilhão de metros cúbicos (a maior parte nos países em desenvolvimento). A lenha pode ser aproveitada de duas maneiras, pela combustão e pela pirólise.

A combustão é o processo mais antigo para a produção de calor doméstico ou industrial, e é o princípio utilizado nas usinas termoelétricas.

A combustão doméstica apresenta uma baixa eficiência, pois praticamente 9407o do seu valor calórico é perdido. O uso ineficiente da lenha nas áreas rurais representa pesado encargo para o balanço energético brasileiro, pois a lenha é responsável por 30% de toda a energia utilizada no país.

A pirólise é o processo de queima da madeira a temperaturas de 1600 a 430°C, na ausência de ar. Essa queima produz gases e ácido pirolígneo (que pode sofrer mais uma reação para extração de metanol, acetona e ácido acético).

No Brasil as termoelétricas de Samuel (RO) e Balbina (AM) são dois exemplos de aproveitamento da lenha com tecnologia adequada para produção de energia elétrica. Nessas usinas as turbinas são acionadas por vapor superaquecido, produzido pela queima da lenha, aproveitada da área inundada dos reservatórios das hidroelétricas do mesmo nome.

Os Estados do Maranhão e Piauí detêm a tecnologia de produção de carvão, etanol, alcatrão e gás combustível a partir do babaçu, sem prejuízo das amêndoas.

Problemas Ambientais

Os problemas ambientais advindos da utilização da lenha como fonte de energia são, principalmente: a possibilidade de formação de desertos pelo corte não planejado ou incontrolado de árvores; destruição do solo pela erosão; efeitos poluidores da própria queima da biomassa, como a emissão de gases tóxicos e desprendimento de consideráveis quantidades de calor.

Os riscos ocupacionais relativos ao aproveitamento das florestas pelo homem estão ligados aos possíveis acidentes durante as atividades de corte da madeira, transporte e processamento (quer doméstico, quer industrial). O metanol, por exemplo, é bastante tóxico e sua manipulação deve ser bastante criteriosa.

Exploração das plantas cultivadas

As plantas que têm sido cultivadas ou que estão sendo pesquisadas para a produção de energia são beterraba, cana-de açúcar, sorgo, dendê, mandioca, aguapé, copaíba, entre outras.

Entre as espécies citadas, o Brasil desenvolveu e detém a tecnologia para o plantio e exploração da cana-de-açúcar, visando à produção do álcool.

O processo básico para a extração do combustível a partir de plantas cultivadas baseia-se em fermentação controlada e posterior destilação.

Cana-de-açúcar

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A cana-de-açúcar apresenta um rendimento de 60 a 70 toneladas por hectare. A cada tonelada de cana processada são produzidos 66 litros de álcool e 700 a 800 litros de vinhaça ou restilo. A produção de álcool via cana-de-açúcar é a que apresenta o mais alto valor entre as plantações energéticas comuns.

O programa Proálcool, criado em novembro de 1975 no Brasil, tinha como objetivo fornecer crédito subsidiado aos agricultores e às indústrias para produção de cana-de-açúcar e álcool, visando originariamente à substituição do óleo diesel.

O Proálcool, portanto, foi responsável pelo aumento na área cultivada de cana-de-açúcar e pelo desenvolvimento de usinas altamente tecnificadas para produção de álcool.

Atualmente, a área plantada com cana-de-açúcar está por volta de 4 300 000 hectares, normalmente em rotação com a cultura da soja, ou adubação verde, visando o repouso e a recuperação do solo.

O principal problema da usina de produção de álcool é o grande volume de resíduos resultantes (bagaço e vinhaça).

O bagaço pode ser encaminhado para a indústria de papel, fornecido ao gado como alimento e em algumas destilarias já é utilizado, como combustível, para a movimentação do motor da usina.

Diversas usinas de açúcar e desfilarias de álcool estão produzindo metano a partir da vinhaça. O gás resultante está sendo utilizado como combustível para o funcionamento dos motores estacionários das usinas e de seus caminhões.

O bagaço resultante é hidrolisado para produção de ração, ou então é destinado ao setor de fertilizantes, indústrias de papel e até mesmo às fábricas de conglo-
merados de madeira.
A tecnologia para produção de álcool com redução no volume de vinhaça é motivo de intensas pesquisas. Já foram testados, com sucesso, processos de fermentação contínua que reduzem a produção de vinhaça a níveis de 1 para 4.
Esse novo processo de fermentação contínua já foi implantado em diversas destilarias e usinas de açúcar.

O equipamento onde se processa a queima ou digestão da biomassa é chamado de biodigestor. O uso desse equipamento, em uma destilaria com produção diária de 120 000 litros de álcool e 1.800 m³ de vinhaça, possibilitaria a obtenção de 28.800 m³ de biogás (gás produzido na combustão da biomassa), equivalente em termos energéticos a 297 bilhões de calorias.

O biogás obtido poderia ser utilizado diretamente nas caldeiras, liberando maior quantidade de bagaço para geração de energia elétrica através de termoelétricas, ou poderia entrar diretamente na geração de energia elétrica, produzindo 3 500 kW de energia, o suficiente para suprir o consumo doméstico de 30 000 famílias.

A produção do álcool a partir da cana-de-açúcar exige altos investimentos e, apesar de constituir uma fonte renovável de energia, por ser uma monocultura, os riscos de ocorrência de surtos de pragas ou doenças, que possam reduzir drasticamente a produção, sempre estão presentes.

Apesar de a indústria automobilística ter acompanhado, desde 1979, a implantação dos projetos de produção de álcool com a produção de automóveis utilitários dotados de motores adaptados para esse combustível, a intenção original de o álcool substituir o óleo diesel, para o transporte de cargas em grandes veículos, não foi atingida. Além disso, atualmente, a produção de álcool de cana-de-açúcar não está sendo suficiente para alimentar a frota nacional de veículos.

Em todo o país está ocorrendo escassez desse combustível e o governo, numa tentativa de atender à demanda interna, tem importado metanol para misturar ao álcool.

 

Resíduos (agrícolas, pecuários e urbanos)

Os resíduos orgânicos, independentemente da sua origem, devem sofrer transformações por intermédio da digestão anaeróbica (processo de degradação da matéria orgânica por determinados grupos de microorganismos) para resultar em gás combustível com teores de metano, em torno de 60 a 70%, e de dióxido de carbono, de 20 a 30%, além de outros gases. A borra do digestor pode ser utilizada como fertilizante.

A CESP (Companhia Energética de São Paulo) detém a tecnologia para a utilização do lixo urbano na implantação de termoelétricas. Desde o início de 1984, a CESP e a Fundação Parque Zoológico de São Paulo mantêm um convênio para a implantação, pela CESP, de um projeto destinado ao aproveitamento dos dejetos animais coletados no zoológico, visando à produção de biogás e biofertilizante.

Na área rural ainda existe muita resistência para a implantação de biodigestores, principalmente por ser um sistema mais trabalhoso do que a simples aquisição e uso direto dos bujões de gás doméstico. Esse tipo de energia ainda tem muito a evoluir no Brasil.