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Disciplina: Fontes Alternativas de Energia Prof Robmilson Data de entrega: Conforme definido no BB Nome: RGM: E12 - Fontes de energia da biomassa INTRODUÇÃO A biomassa é considerada um recurso natural renovável, pois sua fonte são as matérias fixadas por seres vivos, que por meio de processos metabólicos se renovam a curto e médio prazos. Essa matéria orgânica, produzida e acumulada em um ecossistema ou na forma de resíduos (agropecuários e a fração biodegradável dos urbanos e industriais), pode ser utilizada na produção de energia a partir de processos como a combustão. Entre as vantagens, além de ter baixo custo e poluir menos que combustíveis fósseis, é permitir o reaproveitamento de resíduos e efluentes - o que seria passivo ambiental passa a ser fonte de desenvolvimento sustentável. A biomassa se renova por meio do ciclo do carbono; assim, quando há liberação de CO 2 na atmosfera pela queima, o balanço destas emissões é nulo, pois esse composto teria sido anteriormente absorvido pelas plantas que deram origem àquela. Então, não se altera a composição da atmosfera, desde que o uso seja proveniente de plantações renováveis e não de forma predatória, pois em um ecossistema não se aproveitaria de toda a produção primária produzida e acumulada, afinal parte da energia é reutilizada naturalmente na própria manutenção do sistema. A partir dessas mesmas matérias e efluentes orgânicos, em meio anaeróbico e por ação de bactérias, se produz naturalmente o biogás, um biocombustível gasoso que é fonte de energia, e consequentemente também renovável. Abordaremos este tema neste estudo e propomos ampliar a abrangência utilizando outros materiais complementares. ENERGIA DA BIOMASSA A biomassa, em geral empregada para queima nas caldeiras, pode ser aplicada em substituição ao uso de combustível fóssil. Pode ser oriunda de variadas fontes, como reflorestamentos, bagaço de cana de açúcar, cascas de arroz, eucalipto, casca de coco, desperdício de madeiras, resíduo das indústrias moveleiras e embalagens, podas de arborização urbana, eliminação da emanação de metano, etc. Destaca-se por favorecer o reaproveitamento de recursos, apresentar baixo custo de operação, alta densidade energética e facilidades de armazenamento, conversão e transporte. Apesar dessas vantagens, é bom ressaltar o controle amplo e necessário que se deve ter quando provém de áreas desmatadas.
Por exemplo, quando se expandiu o programa de álcool combustível no Brasil, uma extensa área de florestas foi desmatada, cedendo lugar para plantações de cana-de-açúcar, para suprir usinas sucroalcooleiras. Assim, devemos priorizar a preocupação com o ambiente quando da utilização de algumas fontes de biomassa. BIOMASSA: PRODUÇÃO, USO E TIPOLOGIA No Brasil, os tipos de biomassa mais utilizados são o bagaço de cana-de açúcar, eucalipto, lenha, galhos e folhas de árvores, carvão vegetal, briquetes e pellets, casca de arroz, casca de coco verde, capim elefante, papéis, papelão e ouriço da árvore sapucaia. Citando apenas alguns, pela importância e expansão na produção, temos o briquete e o pellet, e convencionais ainda bastante empregados, temos o eucalipto e o carvão vegetal. O briquete tem poder calorifico três vezes maior do que a lenha e diversas biomassas, constitui-se em pequenos cilindros compactos de alta densidade, produzido com resíduos e partículas de madeiras picadas, sem aglutinantes. Geralmente usado na queima em fornos, caldeiras e aquecedores. Os pellets são pequenos granulados análogos à ração de cães, produzidos com resíduos de madeira reciclados. Seu poder calorífico ultrapassa o dobro de madeira natural, e assim podem ser queimados sem fumaça, de forma totalmente automática, com cerca da metade do custo, comparando-se o consumo de gás. Podem ser armazenados em silo, que automaticamente alimentam o aquecedor. É um combustível bastante usado em fornos de padaria, de cerâmicas, estufas e outros aquecedores. Figura 1 : Briquetes – Fonte: Lippel – Disponível em https://bit.ly/378B2ee Acesso em 02 mai 2025
O eucalipto, um dos principais recursos utilizados no setor carvoeiro, em florestas renováveis chega a produzir 25 toneladas de biomassa por hectare/ano. Sua composição é mais favorável para a produção de energia do que a do bagaço de cana de açúcar; é uma espécie que, em um ciclo que dura quinze anos, brota outras duas vezes depois de cortado. ENERGIA DO BIOGÁS Entre os biocombustíveis gasosos, como o metano, temos no biogás um grande avanço tecnológico, com uso em expansão. O biogás é um gás combustível de elevado potencial Figura 4 – Eucalipto Tratado – Fonte: MF Rural – Disponível em https://bit.ly/4iHw9rp Acesso em 02 mai 2025 Figura 5 – Cavaco de Eucalipto – Fonte: MF Rural – Disponível em https://bit.ly/44S5WTL Acesso em 02 mai 2025
calorífico, constituído por uma mistura de metano (CH 4 ) em percentagens que variam entre os 50% e os 70%, sendo o restante essencialmente dióxido de carbono (CO 2 ). É obtido pela degradação biológica anaeróbia de efluentes agropecuários, como o biogás proveniente das vinhaças de destilarias de álcool, dejetos de pecuária suína e avícola, agroindústria, e resíduos e efluentes urbanos, como a lama das estações de tratamento dos efluentes domésticos, resíduos orgânicos sólidos urbanos e aterros de antigos lixões metropolitanos. Além de resolver os problemas de passivos ambientais, RSU, poluição dos efluentes, esse aproveitamento pode tornar sua exploração autossuficiente em termos energéticos, seja para agropecuária ou comunitária, e os efluentes sólidos resultantes ainda podem ser aproveitados como fertilizante orgânico em compostagens. Outra vantagem é a obtenção regulamentada dos conhecidos certificados de redução de emissão (RCE), e dos créditos de carbono conforme o Protocolo de Kyoto, com a obtenção de biogás ou gás metano gerados naturalmente nos aterros e outros veículos de degradação da biomassa. Tal certificação também é concedida para empreendimentos de outras tecnologias ecologicamente corretas de biomassa em geral, abordadas nesse estudo. BIOCOMBUSTÍVEIS A biomassa também é um elemento principal de biocombustíveis de primeira geração, como biodiesel e etanol, como fontes de energia, além de outros como o bio-óleo, metanol, biogás, BTL (metano, " biomass to liquid ", o mesmo gás que é emitido pelo lixo orgânico em aterros sanitários e lixões). Segundo a revista digital Biomassa & Energia, "além de renováveis, há a vantagem da semelhança entre motores com sua utilização e os que utilizam energias fósseis, de modo que a substituição das formas de obter energia não provoca impacto significativo na indústria automobilística (Biomassa e Energia, 2019). Todos têm origem em culturas com propósito energético, e grande potencial de utilização: o biogás e o metano são biocombustíveis gasosos. Já abordamos o biogás anteriormente, assim como o etanol (produzido a partir da fermentação de hidratos de carbono como açúcar, amido e celulose), quando caracterizamos seu uso como combustíveis para grupos geradores. Considerando os outros tipos de biocombustível líquido, temos o biodiesel e o metanol. O metanol advém de processos de produção, os mais comuns são de síntese a partir do gás natural, ou ainda do processo de pirólise¹. E enquanto o etanol abastece a frota nacional de automóveis, o biodiesel deverá prevalecer como a melhor alternativa aos combustíveis fósseis para caminhões, ônibus e outros tipos de veículos pesados, por ser mais limpo e atestado como economicamente viável, com tecnologia consolidada que recebeu investimentos pesados em recursos. É derivado de plantas, a partir de óleos de colza, mamona, palma, girassol, por exemplo, e de gorduras animais, como sebo bovino, suíno e de aves. No entanto, o biodiesel não substituiria o petróleo totalmente, devido ao fato de a quantidade de matéria-prima ser muito pequena - a produção compete com o plantio de alimentos. Pirolise¹: Reação de decomposição por meio do calor. Por meio dele é possível produzir produtos como o bio-óleo, alcatrão pirolítico, carvão vegetal, entre outros, que servem como alternativas de combustíveis. FONTE TÉRMICA
Energias Renováveis 2018 da Agência Internacional de Energia (AIE). De acordo com levantamento, a bioenergia moderna representou 50% do consumo energético global, oriundo de fontes renováveis no ano passado, quatro vezes mais que as fontes fotovoltaica e eólica combinadas (citado por Portal São Francisco, 2019). A previsão é que o país possa fazer crescer ainda, nos próximos anos, o uso de fontes alternativas em sua matriz energética. Referências BARBOSA, M de A. Tecnologias e fontes alternativas de energia. [recurso eletrônico]. Curitiba: Contentus, 2020. http://biomassabr.com/bio/biomassabr.asp https://www.revistabiomassabr.com/ Situação Desafiadora – E12 - Fontes de energia da biomassa
- Para ampliar a abrangência e o conhecimento da importância das fontes de energia de biomassas e a riqueza da biodiversidade brasileira e suas oportunidades, assista o vídeo denominado Negócio e uso sustentável da Biodiversidade no Brasil utilizando o link a seguir. https://youtu.be/zkd_xth8TN Descreva sucintamente o nome da empresa, o que ela comercializa e de onde é extraída o produto produzido. Além disso, cite no mínimo dois setores econômicos e duas aplicações nos quais o produto é comercializado.
A empresa apresentada no vídeo é a Natura, que comercializa produtos
cosméticos e de higiene pessoal extraídos de forma sustentável da
biodiversidade brasileira. Os principais produtos mencionados são o óleo de
buriti e o óleo de castanha-do-brasil, que são extraídos da flora nativa. Esses
produtos são comercializados nos setores de cosméticos e de alimentos, sendo
aplicados em produtos como cremes hidratantes, óleos, sabonetes e
complementos alimentares.
- Realize uma leitura concentrada do estudo realizado e publicado pela EPE (Empresa de Pesquisa Energética) denominado: Papel da Biomassa na Expansão da Geração de Energia Elétrica , disponível no link a seguir. https://bit.ly/3d1lqIE
- Com base no estudo elaborado pela EPE, elabore um relatório que descreva os seguintes itens. a) Identifique o contexto das razões para o maior uso de térmicas considerando o grande potencial existente nos variados tipos de biomassa;
b) Cite as principais tecnologias de geração termelétrica e descreva resumidamente seus princípios; c) Apresente as principais tecnologias de geração à biomassa; d) Apresente de forma sucinta as principais necessidades do setor elétrico; e) Apresente de forma resumida quais rotas e com quais biomassas, as biomassas e as necessidades de atendimento do setor elétrico podem ser correlacionadas;
f) Cite as principais recomendações apresentadas pelo estudo desenvolvido pele EPE.
a) Contexto: O estudo aponta que o grande potencial existente nos variados tipos
de biomassa disponíveis no Brasil é uma das principais razões para o maior uso de
usinas termelétricas que utilizam essa fonte de energia.
b) Principais tecnologias de geração termelétrica: O estudo menciona as seguintes
tecnologias e seus princípios:
Ciclo Brayton (turbinas a gás)
Ciclo Rankine (turbinas a vapor)
Ciclo combinado (combinação dos ciclos Brayton e Rankine)
Cogeração (geração simultânea de calor e eletricidade)
Motores de combustão interna
c) Principais tecnologias de geração à biomassa: O estudo destaca a cogeração, a
gaseificação e a combustão direta como as principais tecnologias de geração de
energia elétrica a partir de biomassa.
d) Necessidades do setor elétrico: O estudo aponta que as principais necessidades
do setor elétrico são requisitos de capacidade e flexibilidade para atender a
demanda energética.
e) Correlação entre biomassas e necessidades do setor: O estudo indica que as
diferentes biomassas podem atender às necessidades de capacidade e flexibilidade
do setor elétrico, dependendo de suas características e rotas tecnológicas.
f) Recomendações do estudo: O estudo recomenda a avaliação criteriosa das
tecnologias de geração termelétrica, considerando aspectos como eficiência,
flexibilidade e custos, além da sinergia entre diferentes biomassas para melhorar a
eficiência dos processos.
- Com base nos estudos realizados, responda ao questionário a seguir.
- Qual é a principal fonte de energia renovável discutida no relatório sobre a expansão da geração de energia elétrica? A) Energia nuclear B) Energia solar C) Biomassa D) Energia geotérmica
- Como a sazonalidade das biomassas pode impactar a geração de energia elétrica? A) Aumentando a eficiência dos processos de geração B) Reduzindo a dependência de fontes renováveis C) Limitando a disponibilidade de biomassa como recurso D) Melhorando a capacidade de armazenamento do SIN
- Qual é o objetivo da complementaridade da biomassa com o parque de geração hidrelétrica? A) Aumentar a capacidade de armazenamento do SIN B) Reduzir a dependência de fontes não renováveis C) Contribuir para gerar energia sempre que necessário D) Diminuir a eficiência dos processos de geração
- Por que a avaliação criteriosa das tecnologias de geração termelétrica é importante para a expansão da geração de energia elétrica? A) Para aumentar a dependência de fontes não renováveis B) Para reduzir a eficiência energética dos processos C) Para garantir a utilização eficiente dos recursos disponíveis D) Para limitar a capacidade de armazenamento do SIN
- Como a cogeração pode contribuir para a eficiência na geração de energia elétrica a partir da biomassa? A) Reduzindo a capacidade de armazenamento do SIN B) Aumentando a dependência de fontes não renováveis C) Permitindo a geração simultânea de calor e eletricidade D) Diminuindo a disponibilidade de biomassa como recurso
- Quais são os critérios considerados para classificar as biomassas e as rotas tecnológicas no estudo? A) Sazonalidade e possibilidade de armazenamento B) Eficiência energética e custo de operação C) Emissão de gases poluentes e impacto ambiental D) Disponibilidade de recursos e demanda energética
- Por que a sinergia entre as biomassas é importante para impulsionar a eficiência dos processos de geração de energia? A) Para aumentar a dependência de fontes não renováveis B) Para reduzir a capacidade de armazenamento do SIN C) Para melhorar a eficiência na utilização dos recursos disponíveis D) Para limitar a disponibilidade de biomassa como recurso
- Qual é a importância da biomassa como recurso controlável na geração de energia elétrica, de acordo com o estudo? A) Reduzir a capacidade de armazenamento do SIN
B) Aumentar os custos variáveis de operação C) Permitir gerar energia sempre que necessário D) Diminuir a eficiência dos processos de geração
- Qual é a principal característica do ciclo Brayton? A) Utilização de turbinas a vapor. B) Processo contínuo na câmara de combustão. C) Ignição por compressão nos motores. D) Associação em série dos ciclos Brayton e Rankine.
- Qual é a principal característica do ciclo Rankine? A) Utilização de turbinas a gás. B) Processo contínuo na câmara de combustão. C) Ignição por centelha nos motores. D) Associação em série dos ciclos Brayton e Rankine.
- Qual é a principal característica do ciclo Otto? A) Utilização de turbinas a gás. B) Processo contínuo na câmara de combustão. C) Ignição por centelha nos motores. D) Associação em série dos ciclos Brayton e Rankine.
- Qual é a principal característica do ciclo Diesel? A) Utilização de turbinas a gás. B) Processo contínuo na câmara de combustão. C) Ignição por compressão nos motores. D) Associação em série dos ciclos Brayton e Rankine.
- Qual tecnologia apresenta maior capacidade em termos de porte de usina, de acordo com a análise comparativa entre as tecnologias de geração termelétrica? A) Usinas de ciclo Brayton aeroderivadas. B) Usinas de ciclo Rankine. C) Usinas de ciclo combinado. D) Usinas de motores de combustão interna.
- Qual tecnologia é considerada mais competitiva em termos de flexibilidade, de acordo com a análise comparativa entre tecnologias de geração termelétrica? A) Usinas de ciclo Brayton aeroderivadas. B) Usinas de ciclo Rankine.
