Biomassa pode ser considerado o material orgânico no qual a energia solar é armazenada em ligações químicas através de fotossíntese. Quando as ligações são quebradas, estas substâncias liberam a energia química que estava armazenada. A partir deste tipo de material, almeja-se a obtenção de energia térmica, elétrica ou apenas o armazenamento de uma fonte de energia química para uso futuro.
Entre os principais tipos de biomassa, estão:
- Materiais lenhosos, provenientes de florestas energéticas e subprodutos de serrarias (cavacos de madeira, serragem, maravalha, etc);
- Materiais herbáceos, provenientes de resíduos agrícolas (casca de arroz, palha de milho, bagaço de cana, etc);
- Plantas aquáticas (bio-algas).
Em geral, as características da cultura ideal para energia são:
- Alta produção (máxima produção de matéria seca por hectare);
- Baixa exigência de energia para cultivo;
- Baixo custo;
- Composição com poucos contaminantes;
- Pouca exigência de nutrientes.
- Resistência a pestes.
As razões para o interesse na biomassa como fonte de energia são diversas: disponibilidade cada vez mais vasta de alternativas de tecnologia de processamento de biomassa; políticas públicas para destinação de áreas agrícolas à geração de fontes de energia; baixa emissão de carbono; variabilidade de fontes; estímulo à biodiversidade e tantas outras…
O desenvolvimento tecnológico tem permitido a aplicação da biomassa a baixo custo com alta eficiência de conversão, tornando a fonte competitiva em relação às demais (principalmente fontes de combustíveis fósseis e não renováveis).
Diversos setores agrícolas apresentam excedentes alimentares – como nas regiões do oeste europeu e nos EUA. Situações como esta provocam políticas de reserva de terras para reduzir excedentes e os problemas a ela relacionados – como decrescente número de moradores da área rural e pagamento de subsídios para manter a área rural – é que fazem as culturas alternativas, como a biomassa, altamente desejáveis.
Quando produzida por fontes sustentáveis, a biomassa emite o mesmo montante de carbono durante a conversão que usa para seu crescimento. O uso de biomassa não contribui para o aumento da quantidade de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, que é um gás de efeito estufa (GEE).
O uso da biomassa possibilita a variabilidade de fontes, fornecendo maior segurança para o fornecimento de energia e, dependendo das culturas escolhidas e da forma de cultivo, a biodiversidade pode aumentar comparada à prática da agricultura atual.
São as propriedades inerentes à biomassa que determinam a escolha do processo de conversão. Da mesma forma, a escolha da biomassa é influenciada pela forma da energia requerida. As propriedades de maior interesse são umidade (intrínseca e extrínseca); poder calorífico e composição.
- Umidade
Duas formas de conteúdo de água são de interesse na biomassa: umidade intrínseca – água presente no material sem a influência do tempo e umidade extrínseca – leva em consideração as condições do tempo durante a colheita. Em termos práticos é considerado o teor de água extrínseco já que a umidade intrínseca só é alcançada em condições de laboratório.
- Poder Calorífico
O poder calorífico de um combustível pode ser expressado de duas formas: poder calorífico bruto ou poder calorífico neto. O poder calorífico bruto é o conteúdo total de energia liberada quando o material é queimado, incluindo o calor latente no vapor de água e sua representação no potencial máximo de energia. Em termos práticos, o calor latente no vapor de água não pode ser usado efetivamente. Neste caso, o poder calorífico neto é o valor aproximado para a energia disponível.
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- Composição
São interessantes na biomassa as quantidades de carbono, conteúdo de materiais voláteis e de cinzas.
O valor máximo de produção de energia de uma biomassa é igual ao conteúdo de carbono. Entretanto, na prática, a quantidade de energia obtida depende do processo de conversão escolhido.
- Outras Propriedades
A densidade aparente da biomassa influencia custos de transporte e de armazenamento.
A colheita pode introduzir contaminantes como solo, o qual pode provocar problemas operacionais. A umidade da biomassa varia com o tempo da colheita e para algumas culturas pode introduzir custos adicionais de processamento por causa da necessidade de pré-secagem.
A conversão eficiente de biomassa com conhecimento e adequação das propriedades ao processo de conversão de biomassa em energia, além de apresentar alto rendimento, gera produtos alternativos. Por exemplo, no processo de combustão, pode ser feito o encaminhamento dos gases quentes para produzir vapor e após isto, utilizando uma turbina (com um turbo gerador) é possível gerar energia elétrica.
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Autora:
Elisa Pizzaia Goltz
Engenheira Industrial Madeireira (UFPR, 2014)
Mestre em Engenharia Florestal (UFPR, 2018)
Gerente de qualidade/técnica do laboratório Umilab na Marrari Automação
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