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 Fonte
 

Através da fotossíntese, as plantas capturam energia do sol e transformam em energia química. Esta energia pode ser convertida em vária formas de energia eletrica, combustível ou calor. As fontes orgânicas que são usadas para produzir energias usando este processo são chamadas de biomassa.

Incluí-se também nesta classificação os efluentes agro-pecuários, agro-industriais e urbanos.Os recursos renováveis representam atualmente cerca de 20% do fornecimento total de energia no mundo, com cerca de 14% proveniente de biomassa.

Podemos considerar várias fontes energéticas de origem natural neste capítulo:

- biomassa sólida;
- biocombustíveis gasosos;
- biocombustíveis líquidos

Biomassa sólida

Tem como fonte os produtos e resíduos da agricultura (incluindo substâncias vegetais e animais), os resíduos da floresta e das indústrias conexas e a fricção biodegradável dos resíduos industriais e urbanos.

  Biomassa Florestal - Fonte: DOE/NREL - Fonte: DOE/NREL, Gretz Warren
 
 
Biocombustíveis gasosos: biogás

Tem origem nos efluentes agro-pecuários, da agro-indústria e urbanos (lamas das estações de tratamento dos efluentes domésticos) e ainda nos aterros de RSU (Resíduos Sólidos Urbanos).

Este resulta da degradação biológica anaeróbia da matéria orgânica contida nos resíduos anteriormente referidos e é constituído por uma mistura de metano (CH4) em percentagens que variam entre os 50% e os 70% sendo o restante essencialmente CO2.
  Biodigestor
 
 
Biocombustíveis líquidos

Existe uma série de biocombustíveis líquidos com potencial de utilização, todos com origem em "culturas energéticas":

- biodiesel (éter metílico): obtido principalmente a partir de óleos de colza ou girassol, por um processo químico chamado transesterificação (ver tecnologias).

- etanol: é o mais comum dos álcoois e caracteriza-se por ser um composto orgânico, incolor, volátil, inflamável, solúvel em água, com cheiro e sabor característicos. Produzido a partir da fermentação de hidratos de carbono (açúcar, amido, celulose), com origem em culturas coma a cana de açúcar ou por processos sintéticos.

- metanol: os processos de produção mais comuns são de síntese a partir do gás natural, ou ainda a partir da madeira através de um processo de gaseificação (ver tecnologias).
 
 
 Conversão
 

Biomassa Sólida

Quanto à biomassa sólida, o processo de conversão ou aproveitamento de energia, passa primeiro pela recolha dos vários resíduos de que é composta, seguido do transporte para os locais de consumo, onde se faz o aproveitamento energético por combustão direta.

Vantagens:
- Baixo custo de aquisição;
- Não emite dióxido de enxofre;
- As cinzas são menos agressivas ao meio ambiente que as provenientes de combustíveis fósseis;
- Menor corrosão dos equipamentos (caldeiras, fornos);
- Menor risco ambiental;
- Recurso renovável;

Desvantagens:
- Menor poder calorífico;
- Maior possibilidade de emissões de partículas para a atmosfera. Isto significa maior custo de investimento para a caldeira e os equipamentos de redução de emissões de partículas (filtros, etc.)
- Dificuldades no estoque e armazenamento.

 

Central térmica de Biomassa - Fonte: DOE/NREL, Gretz Warren
 
 

Biocombustíveis gasosos: biogás

Como já referido a sua obtenção faz-se a partir da degradação biológica anaeróbia da matéria orgânica contida nos resíduos como efluentes agro-pecuários, da agro-indústria e urbanos, obtendo-se uma mistura gasosa de metano e dioxido de carbono (biogás), aproveitando o seu potencial energético através da queima para obtenção de energia térmica ou elétrica.

 
 
Biocombustíveis líquidos

Os biocombustíveis (biodiesel, etanol, metanol) podem ser utilizados na substituição total ou parcial como combustíveis para veículos motorizados.

No caso do biodiesel a sua utilização, com uma percentagem até 30%, é possível em motores de Diesel convencionais, sem alterações ao motor. Podendo ser utilizados com concentrações até 100% em motores especialmente preparados para o efeito.

O etanol ocupa um lugar de destaque no Brasil, com cerca de 43% dos veículos movidos a etanol. No entanto existem algumas desvantagens ainda não ultrapassadas na produção deste tipo de biocombustível:

- a queima da palha do canavial, que visa o aumento da produtividade, redução de custos de transporte tem conseqüências para o ambiente, ao libertar gás CO2, ozônio, gases de nitrogênio e de enxofre (responsáveis pelas chuvas ácidas);
- a produção de efluentes do processo industrial da cana-de-açúcar, os quais devem ser tratados e se possível reaproveitados na forma de fertilizantes.
 

 

    Tecnologias

Biomassa Sólida

Na recolha e transporte da biomassa são utilizadas diversas tecnologias mecanizadas dependendo da idade das árvores (2,5 ou 10 anos) ou do tamanho dos resíduos.

O seu armazenamento pode ser feito em pilhas curtas, pilhas longas, paletes, postes, montes de estilhas ou serrilha.

 

A tecnologia de estilhagem da madeira proporciona redução de custos tanto na recolha como no transporte.

As tecnologias de aproveitamento do potencial da biomassa sólida passam essencialmente pela queima em centrais térmicas com tecnologias como: de grelha fixa, móvel ou inclinada e de leito fluidizado (Liquefação), ou centrais de cogeração para a produção de energia elétrica e de água quente, ou ainda a queima direta (Combustão) em lareiras (lenha) para a produção direta de calor.

Combustão ou queima direta: Transformação da energia química do combustível em calor por meio das reações dos elementos constituintes dos combustíveis com oxigênio (o ar ou o oxigênio são fornecidos além da quantidade estequiométrica).

Liquefação: Processo de produção de combustíveis líquidos por meio da reação da biomassa triturada em um meio líquido com monóxido de carbono em presença de um catalisador alcalino. (P=150-250 atm, T=300-350 oC , t=10-30 min ; obtém-se um líquido viscoso que pode ser utilizado como combustível em fornos).

 
 

Biocombustíveis gasosos: biogás

Para o aproveitamento do biogás, dependendo da sua fonte (suinoculturas, RSU, lamas) são aplicadas diversas tecnologias de aproveitamento deste potencial energético, finalizando quase todos na queima do biogás para obtenção de calor ou para transformação em energia elétrica.

Digestão Anaeróbio-biogás: Conversão anaeróbia de compostos orgânicos pela ação de microorganismos. Para a produção de biogás ( metano e gás carbônico ) serve-se de microorganismos acido gênicos e etanogênicos.

 
 
Biocombustíveis líquidos

-biodiesel
transesterificação: é um processo químico que consiste na separação da glicerina dos óleos vegetais para a obtenção do biodiesel (éster metílico). O processo inicia-se juntando o óleo vegetal (éster de glicerina) com álcool metílico (ou metanol) e ainda um catalisador (Sódio ou Hidróxido de Potássio) para acelerar o processo. Após a reação obtém-se a glicerina (sub-produto muito utilizado na industria farmacêutica, cosmética e alimentar) e o éster metílico ou Biodiesel.

-etanol
fermentação: Conversão anaeróbia de compostos orgânicos pela ação de microorganismos, em grande parte dos casos, da levedura Saccharonyos cereviscae. No caso da fermentação alcoólica o substrato orgânico é a sacarose e os produtos são fundamentalmente o etanol e o gás carbônico.

-metanol

gaseificação: Aquecimento da biomassa em presença de oxidante (ar ou O2) em quantidades menores do que a estequiométrica, obtendo-se um gás combustível composto de CO, H2 ,CH4 e outros. Deste gás, utilizando-se catalisadores, pode-se obter o metanol.

Nos biocombustíveis líquidos as tecnologias para conversão em energia final são essencialmente as convencionais da industria automóveis: motores de ciclo de Otto ou diesel onde é queimado diretamente o biocombustível.

 

  Fardos - Fonte: DOE/NREL, Gretz Warren