11/08/2011 10:28 - Atualizado em 20/04/2016 14:41
Biomassa

O que é biomassa?

Biomassa é a matéria orgânica utilizada na produção de energia. Nem toda a produção primária do planeta passa a incrementar a biomassa vegetal, pois parte dessa energia acumulada é empregada pelo ecossistema na sua própria manutenção. As vantagens do uso da biomassa na produção de energia são o baixo custo, o fato de ser renovável, permitir o reaproveitamento de resíduos e ser bem menos poluente que outras fontes de energia como o petróleo ou o carvão.

As biomassas mais utilizadas são: a lenha (já representou 40% da produção energética primária no Brasil), o bagaço da cana-de-açúcar, galhos e folhas de árvores, papéis, papelão, etc. A biomassa é o elemento principal de diversos novos tipos de combustíveis e fontes de energia como o bio-óleo, o biogás, o BTL e o biodiesel.

A renovação da biomassa ocorre através do ciclo do carbono. A queima da biomassa ou de seus derivados provoca a liberação de CO2 na atmosfera. As plantas, através da fotossíntese, transformam esse CO2 nos hidratos de carbono, liberando oxigênio. Assim, a utilização da biomassa, desde que não seja de forma predatória, não altera a composição da atmosfera.

A biomassa se destaca pela alta densidade energética e pelas facilidades de armazenamento, conversão e transporte. A semelhança entre os motores com utilização de biomassa e os que utilizam energias fósseis é outra vantagem. Dessa forma, a substituição das formas de obtenção de energia não teria impacto tão grande na indústria automobilística.

Embora a utilização de biomassa como fonte de energia traga fantásticas vantagens, é importante ressaltar que se deve ter um amplo controle sobre as áreas desmatadas. Um exemplo disso foi a expansão da indústria de álcool no Brasil, onde várias florestas foram desmatadas para dar lugar a plantações de cana-de-açúcar. Por isso a preocupação ambiental, mais do que nunca, deve ser prioridade na utilização da biomassa.

Vantagens como fonte energética - A biomassa pode ser uma boa opção energética, pois é renovável e gera baixas quantidades de poluentes. Numa usina de álcool, por exemplo, os resíduos de cana-de-açúcar (bagaço) podem ser utilizados para produzir biomassa e energia.

A geração de energia através da biomassa pode contribuir para a diminuição do efeito estufa e do aquecimento global.

A biomassa e o Brasil - No Brasil, bem como no resto do mundo, o uso da biomassa para geração de energia surgiu nos primórdios da humanidade, através do uso da madeira para cocção e aquecimento. Na área da energia, a madeira é conhecida como lenha e ou carvão vegetal e é assim que será considerada dentro deste estudo. Atualmente ela tem ampla utilização no Brasil e corresponde a 13% do consumo final de energia.

No Brasil, quando se fala em biomassa, entenda-se por bagaço de cana, lenha, carvão vegetal, álcool e outras fontes primárias de energia. Estas são as mais usadas e difundidas. Percebe-se uma diminuição do uso da madeira nos setores residencial e agropecuário. E um grande aumento na participação da indústria neste consumo. Isso ocorreu basicamente pela política de inserção de GLP (gás liquefeito de petróleo) para cocção nas residências. Já para o setor agropecuário, a redução no consumo de biomassa ocorreu porque alguns processos típicos do campo foram transferidos para a indústria e estes estão principalmente relacionados ao consumo da madeira.

O grande aumento da participação do consumo de biomassa pela indústria vem do carvão vegetal. Isto ocorreu na metade da década de 80, quando muitas indústrias substituíram o óleo pelo carvão. O processo de produção deste é realizado nas carvoarias com a transformação da lenha neste específico carvão. Possui alto poder calorífico, atendendo assim as necessidades da indústria por altas temperaturas na produção de bens.

Basicamente, o uso da madeira se restringe a dois setores: residencial e industrial. No primeiro, o uso final é estritamente e principalmente para cocção e também em menor escala para aquecimento. No segundo, com a transformação da lenha em carvão vegetal é utilizado para fins na produção de bens pela indústria.

Apesar de políticas públicas terem sido aplicadas para a disseminação do GLP no Brasil na década de 80, nos últimos anos percebe-se um retrocesso no uso desta energia para cocção e consequentemente um aumento na participação da lenha. Para esta finalidade, seria importante um incentivo governamental maciço nas camadas menos favorecidas da população, pois a distribuição da lenha para o uso final de cocção não está concentrada nas mãos de grandes empresas de distribuição de energia, como ocorre com o GLP. Desta forma, a democratização do uso da lenha seria mais eficaz.

Além disso, nos últimos 3 anos, houve uma ligeira redução no consumo de carvão vegetal pelas indústrias. Muito desta redução está associada à inserção do gás boliviano no parque industrial do centro-sul brasileiro e ausência de políticas públicas para o incentivo do uso deste energético.

No consumo energético da madeira para energia, a produção de carvão vegetal se destaca, em decorrência da demanda existente pelo produto junto ao setor siderúrgico. O Brasil é o maior produtor mundial de aço produzido com o emprego do carvão vegetal para fins de redução do minério de ferro. Contudo o uso de madeiras nobres do cerrado deve ser duramente coibido.

Apesar do sensível aumento na produção de lenha nos últimos anos, o aumento do consumo final total e do consumo final residencial a ausência de políticas públicas para o setor é evidente historicamente. A madeira é um importante componente no atendimento da demanda energética do Brasil. Aliado a isso, e também como conseqüência desta ausência, avanços econômicos, tecnológicos e de distribuição para este recurso energético estão estagnados ou pouco operantes.

Dada a necessidade pela diversificação da matriz energética, apreciar a madeira como vetor energético é de fundamental importância para o sucesso econômico do país. Desmistificar o seu uso e tirá-la da marginalidade é medida fundamental no planejamento energético nacional, promovendo políticas públicas que tornem o setor economicamente satisfatório, investindo em pesquisa e ações governamentais no que diz respeito a produção, geração, distribuição, transporte e uso final desta energia.

Por se tratar de uma fonte renovável de energia, diminui as incertezas de fornecimento a que estão submetidas às fontes fósseis. Importante destacar que apesar de ser uma fonte renovável de energia, ela apresenta índices de emissão de gases que provocam o efeito estufa. Além disso, as áreas de plantio da madeira devem obedecer aos ciclos da natureza, evitando assim impactos ambientais relacionados.

No que diz respeito aos impactos ambientais relacionados ao uso da madeira destacam-se: o manejo eficiente das áreas de plantio evitando a degradação da qualidade da terra, a preservação do solo e seus componentes para evitar a erosão, técnicas modernas de redução da emissão de gases que provocam o efeito estufa (transformação de lenha em carvão vegetal) e etc.

Outra grande fatia do uso da biomassa como energia no Brasil é a produção de álcool a partir da cana de açúcar. Este setor começou a ser explorado na década de 70, com fortes incentivos governamentais e investimentos associados. A época, o país tinha necessidade de diminuir a dependência externa de energia, principalmente no que diz respeito à importação de petróleo, sujeito a oscilações de preço no mercado internacional.

Políticas públicas no final da década de 80, principalmente para o setor de transporte, utilizando o etanol como combustível automotor, impulsionando o setor aos satisfatórios números atuais. No final da década de 70, criou-se o PROALCOOL, programa destinado a impulsionar os investimentos realizados na década passada. O programa previa que uma determinada fração da gasolina vendida nos postos deveria conter etanol. O gráfico 3 mostra a evolução do consumo de etanol no setor de transporte e também a participação do consumo de bagaço de cana na indústria.

Para o ano de 2006, 425 milhões de toneladas de cana foram processados no país, gerando 30 milhões de toneladas de açúcar e 17 milhões de metros cúbicos de álcool. Modelos de previsão indicam que até os anos 2012-2013, a demanda interna e externa de etanol irá aumentar significativamente. Cerca de 685 milhões de toneladas de cana serão processadas gerando 35,7 milhões de metros cúbicos de etanol, sendo que 7 milhões de metros cúbicos são para a exportação (Macedo, 2007).

O Brasil é um dos poucos países que se pode fazer observações a respeito do uso da biomassa em larga escala. É o maior produtor e exportador de etanol proveniente da cana de açúcar do mundo. Além disso, o etanol corresponde a quase 41% do combustível para veículos leves.

Outra vantagem observada no uso do etanol da cana de açúcar está relacionada a emissão de gases que provocam o efeito estufa. Os desenvolvimentos tecnológicos obtidos por todo o processo de implantação desta tecnologia no Brasil fizeram com que o etanol extraído da cana de açúcar seja menos poluente com relação a outros processos. A tabela 2 evidência este fato (Macedo, 2006).

Importante observar que tanto nos EUA, bem como na Europa, a atividade de obter etanol a partir da biomassa é recente e esta discrepância de eficiência ocorre basicamente pela maturação da tecnologia obtida pelo Brasil. Outro ponto importante é perceber as diferenças sistemáticas para cada país. Enquanto na Europa é mais comum obter etanol do Trigo, nos EUA é utilizado o milho.

Apesar de o Brasil apresentar melhores resultados relacionados a produção de etanol versus emissão de poluentes é importante ressaltar que outros impactos estão relacionados a esta atividade. Por exemplo, o cortador de cana trabalha em jornadas exaustivas, a temperaturas elevadas ao longo do dia e é mal remunerado. Além disso, existem relatos de possíveis focos de trabalho escravo nas lavouras . Outros poluentes estão relacionados no processamento de açúcar e etanol nas usinas, estes prejudicam a saúde humana e que não são totalmente contabilizados nos estudos realizados ou ganham menor importância nas publicações finais, são eles: aldeídos (problemas pulmonares) e acetona.

Outro impacto comum de ser observado no plantio da cana é a degradação da terra. A qualidade do solo reduz e são necessários manejos sustentáveis para a sustentação da lavoura, respeitando os ciclos naturais. Erosão do solo dentre outros fenômenos podem acarretar sérios prejuízos ambientais na localidade.

Afora as desvantagens ambientais acima citadas, uma vantagem na produção de etanol brasileira é a maturação econômica e tecnológica do projeto. Iniciada na década de 70, o primeiro período destaca-se pela ampla participação dos atores envolvidos na produção de etanol. Segundo Macedo (2006) "uma legislação específica, subsídios iniciais e permanente negociação entre os principais setores envolvidos, os produtores de etanol, os fabricantes de veículos, os setores reguladores governamentais e a indústria do petróleo, em um denso processo de aprendizagem".

Toda esta estrutura alcançada na geração de energia a partir da cana de açúcar coloca o Brasil como o principal exemplo mundial na produção de bioenergia em larga escala. Atualmente este processo encontra-se amplamente desenvolvido e com possibilidades de aperfeiçoamentos tecnológicos. Além disso, dada à maturação do projeto, políticas de subsídios, muito comum quando é inserida uma nova tecnologia, não mais são necessárias. O aperfeiçoamento na produção e a diminuição dos custos de produção, associado com o alto valor do barril de petróleo colocam o etanol com um combustível economicamente viável e com supostos ganhos ambientais.

Para as próximas décadas, algumas inovações tecnológicas destacam-se: o uso mais eficiente da biomassa da cana, alterando geneticamente algumas espécies, propiciando assim uma gama maior de subprodutos (ainda é controversa no Brasil a política de alteração genética); energia e combustíveis líquidos poderão ser ainda mais explorados; tecnologias mais avançadas, como por exemplo, a hidrólise de biomassa (com diversas fermentações produzindo mais produtos) e a gasificação da biomassa para a geração de eletricidade ou combustíveis diversos.

Os investimentos em métodos de hidrólise da biomassa requerem um contínuo desenvolvimento e novos microorganismos para assegurar a fermentação e diminuir os custos das enzimas da celulose. O processo de hidrólise da biomassa leva vantagem comparativa com os processos de gasificação. Para minimizar os custos do transporte a longas distâncias pode-se pelotizar a biomassa.

Conforme Hamelinck (2005) o grau de desenvolvimento, os recursos e o transporte dos bioenergéticos variam consideravelmente. A produção em larga escala de bioenergéticos inclui riscos ambientais sociais e econômicos. O potencial para um desempenho maior pode ser obtido por novas tecnologias, combinando combustíveis, produção de energia, e incrementando a eficiência e diminuindo os custos. Na analise comparativa entre o metanol, o etanol, o hidrogênio e o biodiesel, verifica-se que os custos de produção ainda são mais altos do que no Brasil. Em larga escala, a conversão e os sistemas energéticos (especialmente ciclo combinado) tem alta eficiência.

As células combustíveis potencialmente têm uma alta eficiência energética, operam silenciosamente e requerem pouca manutenção. Entretanto, as células combustíveis não são comerciais atualmente e requerem o uso de baterias muito eficientes.

De acordo com LAL (2004) a composição da biomassa varia muito em propriedades e taxa de decomposição. Do total produzido no mundo 74% são dos cereais, 8% das leguminosas, 3% das oleaginosas, 10% das produtoras de açúcar e 5% dos tubérculos. Do total mundial (7,5 x 109 tEP), 13% (0, 976 x 109 tEP) são produzidos pelos Estados Unidos.

A energia total utilizada de 3,9 x 109 tEP pelos países em desenvolvimento, 22% provém da biomassa. Em contraste com o total mundial de energia utilizada de 6,7 x 109 tEP, somente 4% provém da biomassa. Entretanto, o uso intensivo pode esgotar o solo e se faz necessário adicionar macronutrientes (N, P, K) e micronutrientes (S, Cu, B, Zn, Mo).

Estas inovações tecnológicas iram possibilitar a médio e longo prazo a implementação de "biorrefinarias". Segundo Macedo (2006), "com a utilização mais eficiente da sacarose e dos resíduos da cana (bagaço e palha), representando importantes ‘saltos' tecnológicos". O gráfico 4 (2003) mostra as regiões mundiais onde é produzido o etanol de biomassa. Os melhores resultados econômicos e ambientais da produção de etanol são registrados no Brasil.

Ainda no caso brasileiro, a utilização da biomassa ocorre tanto na queima nas caldeiras para geração de vapor para os processos de transformação da "garapa" em açúcar e álcool, mas também para cogeração de energia. No processo de cogeração, além da queima do bagaço de cana nas caldeiras para gerar vapor para os processos de transformação da "garapa" em álcool ou açúcar, há também a utilização de um ciclo termodinâmico de Rankine, onde parte do vapor passa por turbinas para gerar energia elétrica.

Livro 'Novas Trajetórias Energéticas' e Biomassa BR
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