O que e biomassa como e produzida como e classificada

Biomassa é o nome dado à massa biológica base da produção de energia a partir da decomposição de resíduos orgânicos. Entre os "combustíveis" que podem ser extraídos deste processo está o gás metano.

O conceito de biomassa se popularizou no final do século XX e começo do século XXI, com o surgimento da preocupação em aprimorar técnicas de produção e exploração de fontes de energias renováveis, devido a evidente escassez dos recursos tradicionais, como o petróleo e o carvão mineral.

Saiba mais sobre o Significado de Energia não-renovável.

A biomassa pode ser formada de substâncias de origem animal ou vegetal, como casca de frutas, esterco, madeira, restos de alimentos, resíduos agrícolas e florestais, entre outros materiais orgânicos.

Na realidade, a biomassa está presente na sociedade desde o princípio da história da humanidade, quando os seres humanos utilizavam o calor da lenha queimada para produzir energia.

Devido a sua forma de obtenção, a biomassa é classificada como uma fonte de energia renovável, ou seja, que nunca se esgota; inesgotável.

Todo o processo de produção de energia a partir da biomassa causa um impacto bastante pequeno na atmosfera, se for feito com controle. Através de usinas especiais, a queima da biomassa produz gases que, por sua vez, são transformados em energia.

A biomassa também pode se utilizada como fonte de alimento. A produção da biomassa comestível acontece através do processo de cozimento da fruta ou legume, que depois é transformado em uma massa biológica que pode ser usada em diversas receitas, como bolos ou brigadeiros de biomassa.

Entre as principais vantagens em utilizar a biomassa como fonte alternativa de energia, destaca-se:

  • Produz menos poluentes, sendo considerada uma "energia limpa";
  • Pode ser facilmente transportada;
  • Aplicável em vários lugares com facilidade;
  • Fonte inesgotável de matéria-prima;
  • Custo baixo de operação;
  • Reaproveitamento de resíduos sólidos orgânicos jogados nos lixos;
  • Possui uma elevada eficiência energética;

Já a principal desvantagem em um sistema de produção de biomassas, caso não haja o controle correto durante a produção, é o desmatamento desenfreado e a perda de nutrientes do solo, devido ao corte indevido de madeira para usar como lenha.

A emissão excessiva de CO2, gás carbônico que se origina a partir da combustão da madeira, pode ser prejudicial para o ambiente.

Biomassa no Brasil

Devido a sua grande extensão territorial e variedade de espaços ricos para o cultivo da agricultura, o Brasil torna-se um poderoso candidato a maior produtor mundial de biomassa.

De acordo com dados do Centro Nacional de Referência em Biomassa da Universidade de São Paulo (USP), o Brasil em 2014 atingiu a marca de quase 10% de toda a matriz energética nacional produzida exclusivamente com a biomassa.

O bagaço da cana-de-açúcar e os resíduos florestais são as matérias-primas mais utilizadas na produção brasileira, principalmente para a obtenção dos chamados biocombustíveis, como o biogás, biodiesel, bio-óleo e etc.

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Biomassa é toda matéria orgânica, de origem vegetal ou animal, utilizada na produção de energia. Entenda sobre a produção dessa matriz energética.

Você sabe como a energia de biomassa é produzida? Ela é uma matéria orgânica que pode ser utilizada para produção energética. Embora seja uma opção viável de substituição do uso de combustíveis fósseis, por ser uma fonte com baixa eficiência e utilizada em países pouco desenvolvidos, não há pesquisas completas que mostram a representatividade dessa matriz energética no Brasil e no mundo. 

A biomassa é um recurso natural renovável e o Brasil tem condições bastante favoráveis de produção. Por possuir grandes áreas cultiváveis, condições climáticas favoráveis e uma base industrial dependente do uso de biocombustíveis, o país tem características que facilitam essa produção. Atualmente, quase 10% da energia elétrica produzida no país é gerada a partir da biomassa e esse número pode crescer nos próximos anos com a redução nos custos de produção.

Assim, se você quer entender melhor sobre este assunto, leia o conteúdo até o final. 

O que é biomassa e como utilizá-la como energia renovável?

As fontes de biomassa podem ser classificadas em vegetais lenhosos ou não-lenhosos, resíduos orgânicos e biofluidos. Entre os produtos agrícolas disponíveis estão o bagaço da cana-de-açúcar, a casca de arroz e da castanha, que são utilizados para a geração energia de caldeiras. No caso da mandioca e outros óleos, sua produção serve de geração de combustíveis para motores. Os dejetos urbanos e agropecuários são matérias orgânicas que podem ser transformados em biogás. 

Embora o desmatamento tenha diminuído o número de florestas no mundo, a quantidade de biomassa existente na terra é da ordem de dois trilhões de toneladas. Ou seja, ainda há muita energia a ser explorada. A fim de aumentar a eficiência do processo e reduzir os impactos ambientais, há um grande investimento em tecnologia para conversões mais eficientes.

Processos de geração de energia a partir da biomassa

Uma usina de biomassa funciona de forma semelhante à uma usina termelétrica, convertendo calor da queima da matéria orgânica em energia que pode ser aproveitada de várias maneiras. A energia renovável se dá pela combustão por meio de processos como pirólise, gasificação, combustão ou co-combustão. Entenda melhor.

  • Pirólise: por meio dessa técnica, a biomassa é exposta a altas temperaturas sem a presença de oxigênio, acelerando a decomposição da mesma. 
  • Gasificação: assim como na pirólise, a biomassa também é exposta a altas temperaturas na ausência do oxigênio, originando como produto final um gás inflamável. A diferença básica entre as duas opções é que a gasificação exige menor temperatura e o resultado final é apenas o gás.
  • Combustão: na combustão, a queima da biomassa é realizada em altas temperaturas com a presença de oxigênio. O vapor gerado na queima é utilizado em caldeiras ou para mover turbinas. 
  • Co-combustão: nesse processo há uma combinação e ele propõe a substituição de parte do carvão mineral, comumente utilizado em termelétricas, por biomassa. O objetivo é diminuir a emissão de poluentes. 

Quais as características dessa fonte energética? 

Segundo os dados da Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, em 2007, havia mais de 300 termelétricas a biomassa no Brasil e a maioria se concentrava no sudeste do país. Embora não seja uma fonte energética totalmente limpa, ela é uma alternativa viável de substituição de combustíveis fósseis, que não são renováveis e são bastante poluentes. Assim, gerar esse tipo de energia tem um baixo custo, menor impacto ambiental e ela pode ser gerada a partir de grande variedade de materiais. 

O grande problema dessa produção é que ela pode comprometer a conservação de florestas e originar áreas desmatadas. As florestas energéticas são opções viáveis que são plantadas exclusivamente para produção de lenha e carvão vegetal com a finalidade do uso industrial. Por isso, para o futuro, é necessário criar leis e normas que regulamentem esse tipo de produção, a fim de garantir a manutenção do ambiente, bem como possibilite o avanço energético. 

Portanto, a médio e longo prazo, a exaustão de fontes não-renováveis e as pressões pela manutenção do meio ambiente poderão acarretar em um maior aproveitamento da energia de biomassa. É importante que os avanços tecnológicos continuem ocorrendo, para diminuir, cada vez mais, os impactos negativos e aumentar a eficiência energética.

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Biomassa é toda matéria orgânica de origem vegetal ou animal usada com a finalidade de produzir energia, como carvão, lenha, bagaço de cana-de-açúcar, entre outros. Por se tratar de uma fonte de energia dispersa, de baixo custo e de baixa eficiência, utilizada tradicionalmente em países pouco desenvolvidos, existe certa ausência de 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 desta fonte e, segundo outro estudo do Jornal Brasileiro de Pneumologia, 90% das casas das regiões rurais dos países pobres utiliza energia proveniente da queima da biomassa (madeira, carvão vegetal, esterco de animais ou resíduos agrícolas), sobretudo na África Subsaariana e na Ásia.

A utilização da biomassa em usinas termelétricas vem se tornando cada vez maior e está sendo usada para atingir áreas não contempladas pela rede elétrica de abastecimento, como comunidades rurais isoladas. O uso de sistemas de cogeração, que conciliam a geração de energia elétrica através da biomassa à produção de calor, aumentando a eficiência energética dos sistemas de produção, vem se tornando, também, cada vez mais comum.

A técnica de produção da biomassa também contribui para o ciclo do carbono. Isso significa que o método é neutro em carbono, apenas liberando o gás que já estava na atmosfera — o que foi absorvido pelas plantas.

O que é cogeração?

A biomassa, como carvão ou lenha, é o que move grande partes dos geradores termelétricos. Independente do tipo de combustível e do motor, esses geradores perdem a maior parte da energia contida no combustível na forma de calor. Em média, a energia de biomassa perdida para o ambiente em forma de calor representa de 60% a 70% da energia total do combustível. Desse modo, a eficiência do gerador fica em torno de aproximadamente 30% a 40%.

Como muitos prédios e indústrias necessitam de aquecimento (para o ambiente interno ou para o aquecimento da água), foi desenvolvido um sistema de cogeração, por meio do qual o calor produzido na geração de eletricidade é incorporado ao processo produtivo na forma de vapor. A principal vantagem desse sistema é a economia do combustível para o processo de aquecimento. Dessa forma, a eficiência energética do sistema aumenta, podendo chegar a até 85% da energia de biomassa do combustível.

Biomassa no Brasil

Atualmente, o recurso com maior potencial para ser usado como biomassa na geração de energia elétrica no país é o bagaço de cana-de-açúcar. O setor sucroalcooleiro gera uma grande quantidade de resíduos, que podem ser aproveitados como biomassa, principalmente em sistemas de cogeração. Outras variedades vegetais com grande potencial para a produção de energia elétrica são o azeite de dendê (óleo de palma), que apresenta produtividade média anual por hectare quatro vezes maior do que a da cana-de-açúcar, o buriti, o babaçu e a andiroba. Eles surgem como alternativas para o abastecimento de energia elétrica em comunidades isoladas, sobretudo na região amazônica.

Ao se produzir etanol a partir da cana-de-açúcar, cerca de 28% da cana é transformada em bagaço. Este bagaço é uma biomassa comumente aproveitada nas usinas para a produção de vapor de baixa pressão, que é utilizado em turbinas de contrapressão nos equipamentos de extração (63%) e na geração de eletricidade (37%). A maior parte do vapor de baixa pressão que deixa as usinas é usado para o processo e aquecimento do caldo (24%) e nos aparelhos de destilação. Em média, cada aparelho requer cerca de 12 kWh de energia elétrica, valor que pode ser suprido pelos próprios resíduos de biomassa. Outros resíduos agrícolas com alto potencial para serem usados como biomassa na produção de energia elétrica são a casca do arroz, a casca da castanha de caju e a casca do coco-da-baía.

O que e biomassa como e produzida como e classificada
O que e biomassa como e produzida como e classificada
Imagem de Alexander Schimmeck no Unsplash

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). As rotas de conversão da biomassa são várias, e 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 (gás natural). Os principais processos de conversão da biomassa são:

Combustão direta

Materiais como a madeira e todas as variedades de resíduos orgânicos (agrícolas, industriais e urbanos) podem ser submetidos à combustão com a finalidade de gerar energia. O processo de combustão consiste na transformação da energia química existente nessas fontes de biomassa em calor. Para fins energéticos, a combustão direta da biomassa é feita em fornos e fogões. Apesar da praticidade, o processo de combustão direta tende a ser bastante ineficiente. Além disso, os combustíveis que podem ser usados no processo geralmente apresentam alta umidade (20% ou mais no caso da lenha) e baixa densidade energética, dificultando seu armazenamento e transporte.

Gaseificação

É uma tecnologia aplicada em resíduos orgânicos urbanos e industriais e em madeiras. A gaseificação consiste na conversão de fontes de biomassa sólidas em gasosas através de reações termoquímicas, envolvendo vapor quente e ar ou oxigênio em quantidades inferiores ao mínimo para que haja a combustão. A composição do gás resultante é uma mistura de monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono e nitrogênio, de forma que essas proporções variam de acordo com as condições do processo, especialmente em relação ao ar ou oxigênio que está sendo usado na oxidação. O combustível gerado a partir da combustão dessa biomassa é mais versátil (pode ser usado em motores de combustão interna e também em turbina a gás) e limpo (compostos como o enxofre podem ser removidos durante o processo) do que as versões de combustível sólidos. Além disso, é possível produzir gás sintético a partir da gaseificação, o qual pode ser aplicado na síntese de qualquer hidrocarboneto.

A pirólise, também conhecida como carbonização, é o processo mais antigo de conversão de uma fonte de biomassa (tipicamente a lenha) em outro combustível (carvão vegetal) com densidade energética duas vezes maior do que o material de origem. Resíduos orgânicos de origem agrícola também são frequentemente submetidos à pirólise – neste caso, é preciso que os resíduos sejam previamente compactados. O método consiste no aquecimento do material em um ambiente no qual exista a “quase ausência” de ar. A pirólise também produz gás combustível, alcatrão e piro-lenhoso, materiais bastante usados no setor industrial. O resultado do processo varia muito da condição do material original (quantidade e umidade). Para a produção de uma tonelada de carvão vegetal, pode-se precisar de quatro a dez toneladas de lenha.

Transesterificação

É um processo químico que transforma a biomassa de óleos vegetais em um produto intermediário, a partir da reação entre dois álcoois (metanol e etanol) e uma base (hidróxido de sódio ou potássio). Os produtos da transesterificação desse tipo de biomassa são a glicerina e o biodiesel, combustível que apresenta condições semelhantes ao diesel e pode ser aplicado em motores de combustão interna, de uso veicular ou estacionário.

Digestão anaeróbia

Da mesma forma que a pirólise, a digestão anaeróbia deve ocorrer em um ambiente com a “quase ausência” de oxigênio. A biomassa original sofre decomposição pela ação de bactérias, da mesma forma que ocorre naturalmente com quase todos os compostos orgânicos. Resíduos orgânicos, como o esterco de animais e os resíduos industriais, podem ser tratados através da digestão anaeróbia (aquela que ocorre na ausência de oxigênio) em biodigestores. A ação das bactérias provoca o aquecimento necessário para que ocorra a decomposição, entretanto, em regiões ou épocas de frio, pode-se fazer necessária a aplicação de calor adicional. O produto final da digestão anaeróbia é o biogás, que é composto essencialmente por metano (50% a 75%) e dióxido de carbono. O efluente gerado pode ser usado como fertilizante.

É um processo biológico executado pela ação de micro-organismos (normalmente leveduras) que convertem os açúcares presentes em fontes de biomassa, como a cana-de-açúcar, o milho, a beterraba e outras espécies vegetais, em álcool. O resultado final da fermentação da biomassa é a produção de etanol e metanol.

Aplicabilidade da biomassa

A biomassa é considerada uma fonte de energia renovável e pode ser usada para a substituição dos combustíveis fósseis, como o petróleo e o carvão mineral, para gerar eletricidade em usinas termelétricas e por emitir uma quantidade inferior de gases poluentes em comparação às não renováveis. No entanto, apesar de não ser um combustível fóssil, de acordo com estudo, a queima da biomassa é uma das maiores fontes mundiais de gases tóxicos, material particulado e gases do efeito estufa.

No caso das queimadas de grandes áreas, sejam florestas, savanas ou outros tipos de vegetação, a emissão de enxofre leva a mudanças no pH da água da chuva, colaborando para a ocorrência da chuva ácida. As emissões de metano e dióxido de carbono contribuem para a intensificação do efeito estufa, e a de mercúrio leva à contaminação de corpos aquáticos e possibilita a formação de metilmercúrio, substância nociva à saúde humana.

A exposição recorrente e prolongada ao material gerado a partir do processo de combustão da biomassa em ambientes internos (fogões a lenha, lareiras, etc.) vem sendo associada ao aumento das infecções respiratórias agudas em crianças, que é considerada uma das maiores causas de mortalidade infantil em países em desenvolvimento. Além disso, também é associada ao aumento de doenças pulmonares obstrutivas crônicas, de pneumoconiose (doença provocada pela inalação de poeiras), tuberculose pulmonar, catarata e cegueira. No caso da queima da palha de cana, a população residente da área do entorno da lavoura de cana-de-açúcar fica exposta à poeira da biomassa queimada por aproximadamente seis meses ao longo do ano.

Por tal motivo, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) estabelece os limites de emissão para poluentes atmosféricos provenientes de processos de geração de calor a partir da combustão externa de biomassa de cana-de-açúcar, o que torna possível regular as emissões e mitigar os impactos socioambientais associados ao uso da biomassa.

A biomassa também oferece a possibilidade de ser produzida a partir de uma grande variedade de materiais, proporcionando flexibilidade e segurança ao mercado, diferente dos próprios combustíveis fósseis, principalmente do petróleo. Outro ponto é que, ao utilizar resíduos orgânicos agrícolas, industriais e urbanos para produzir eletricidade, estes estão recebendo um destino mais “sustentável” do que o simples descarte. Segundo estudo, a maior parte dos resíduos agrícolas do Brasil são de milho, soja, arroz e trigo, sendo os dois primeiros as matérias-primas frequentemente utilizadas para a produção de biodiesel.

O Brasil possui condições favoráveis para a produção de energia a partir da biomassa, como a existência de grandes áreas agricultáveis, que podem ser usadas para a produção de biomassa, e recebe radiação solar intensa ao longo do ano. No entanto, existe a preocupação referente à produção dos biocombustíveis de primeira geração, os quais utilizam a matéria-prima vegetal diretamente. Neste caso, os biocombustíveis poderiam travar situações de concorrência por terras agricultáveis com o setor agrícola, colocando a segurança alimentar da população em risco. Outra questão relativa às grandes extensões de terra é a questão da conservação ambiental. Além de competir com a agricultura, os biocombustíveis poderiam acabar pressionando áreas destinadas à conservação ambiental.