Post on 12-Feb-2016
description
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Antonio Aprigio da Silva Curvelo
Centro de Divulgação Científica e CulturalInstituto de Química de São Carlos
São Carlos – 23.06.2007
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Sumário• Fontes de Energia
– Fontes primárias e secundárias• Processos Físicos e Processos Químicos
• Biomassa Vegetal como fonte de energia
• Fontes de Matérias Primas
– Matéria Prima Inorgânica (Mineral)
– Matéria Prima Orgânica (Animal e Vegetal)• Biomassa Vegetal como fonte de Novos Materiais
• Desenvolvimento Sustentável
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Fontes de EnergiaFontes primárias
Exemplo: Energia Nuclear
Fontes secundáriasExemplos: Energia Elétrica
Energia Eólica
Energia Química*
Fusão
Fissão
174 x 1015 watts
40 x 1012 watts são armazenados nas plantas (0,02%)
Goldemberg, 1983
FOTOSSÍNTESE
E. solar + CO2 + H2O CH2O + O2
33 x 109 t de Carbono/ano
3.172 Usinas de Itaipu
“BIOMASSA”
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Fontes de Energia
Fontes primárias e secundárias• Processos Físicos: Não alteram a composição e
estrutura química das substâncias.
Exemplos: Energia Mecânica
Energia Hidráulica
Energia Eólica
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Fontes de Energia
Fontes primárias e secundárias• Processos Químicos: Envolve a formação e/ou
quebra de Ligações Químicas.
Reação de Síntese: A + B A-B + Energia
Reação de Degradação: A-B + Energia A + B
Reação de Dupla Troca: A-B + C-D A-C + B-D Energia ??
CLOROPLASTO
6 CO2
6 H2O
Esquema simplificado do processo de fotossíntese
C6H12O6
+
6 O2
LUZ
Esquema para a reação de combustão geral para carboidratos
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energia
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Biomassa Vegetal como fonte de Energia
NutriçãoProcessos metabólicos em animais e plantas
Combustão (de substâncias orgânicas)
Petróleo*
MadeiraOutras substâncias
EtanolMetanolOutras
PRINCIPAIS CONSUMIDORES MUNDIAIS DE MADEIRA PARA ENERGIA
0
100
200
300
India China Brasil Indonésia Nigéria EUA Europa
Mm3
FAO 2003
Ano de 2003
Mt equivalentes de petróleo
0
20
40
60
80
100 Hidráulica
Derivados de petróleo
Derivados da cana
Madeira
Gás natural
Carvão mineral
Uranio
Outras
A MADEIRA FRENTE À OFERTA DE ENERGIA PRIMÁRIA NO BRASIL - 2003
MME, 2004
Madeira: comparativamente, é a única fonte que não tem recebido atenção e apoio oficial
MME, 2003
Ano de 2002
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
US
$/B
EP
Petróleo
Óleo diesel
Óleo combustivel BPF
Gasolina
Álcool
GLP
Gás natural
Eletricidade industrial
Eletricidade residencial
Carvão vapor
Carvão vegetal
Lenha nativa
Lenha reflorestamento
PREÇOS DE ENERGÉTICOS NO BRASIL
CONSUMO REGIONAL DE CARVÃO VEGETAL NO BRASIL
Mt
0
1
2
3
4
5
6 Minas Gerais
Carajás
São Paulo
Bahia
Espírito Santo
Paraná
Mato Grosso do Sul
Outros
ABRACAVE, 2003
2003
Evolução do consumo de madeira para uso energético residencial no Brasil - 1970 a 2003
0
5000
10000
15000
20000
25000
Mte
p
LENHA GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO
ELETRICIDADE OutrosMME, 2004
A DEMANDA DE USO ENERGÉTICO NO CONSUMO TOTAL MUNDIAL DE MADEIRA
52%48%
Outros usos - 1,53 bilhões m3
Energia - 1,75 bilhões m3*
Consumo total em 2003 = 3,34 bilhões de m3
FAO, 2003
*Energia = lenha e carvão vegetal
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Fontes de Matérias Primas
– Matéria Prima Inorgânica (Mineral)
– Matéria Prima Orgânica
• Animal
• Vegetal
– Biomassa Vegetal como fonte de Novos Materiais
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Fontes de Matérias Primas
– Matéria Prima Inorgânica• Mineral
– Matéria Prima Orgânica• Animal• Vegetal
SETOR FLORESTAL BRASILEIRO SETOR FLORESTAL BRASILEIRO
64% da área do País
543.106 ha de Floresta Natural
Receita: US$21,5.109/an
4,0% do PIB
8.0 % das exportações
5,0.106 ha de Floresta Plantada
>2 x 106 de empregos
3,5% da população
economicamente ativa
30 % Florestas tropicais mundiais
0,9% Florestas mundiais plantadas
25% Plantio mundial de eucalipto
IMPORTÂNCIA COMPARATIVA DO CONSUMO MUNDIAL DA MADEIRA
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
Trigo eSoja
Cimento Aço Plásticos Madeira
bilhões t/ano
P
P
P
P
C
P = Produção C = Consumo
2002/2003
Mt equivalentes de petróleo
0
20
40
60
80
100 Hidráulica
Derivados de petróleo
Derivados da cana
Madeira
Gás natural
Carvão mineral
Uranio
Outras
A MADEIRA FRENTE À OFERTA DE ENERGIA PRIMÁRIA NO BRASIL - 2003
MME, 2004
Madeira: comparativamente, é a única fonte que não tem recebido atenção e apoio oficial
DESTINO DA MADEIRA NO BRASIL
127,3
74,2
49,1
32
110
20
40
60
80
100
120
140Mm3
Lenha direta
Carvão*
Serraria
Celulose
Painéis
SBS, 2000, MME, 2000
* Produção
Ano de 2000
Total = 294 milhões de m3
CONSUMO DE MADEIRA INDUSTRIAL EM TORAS – 103 m3
PRODUTO ORIGEM TOTAL
FLOR. NATIVA FLOR. PLANT.
CELULOSE 0 32.000 32.000
CARVÃO VEGETAL 11.800 33.400 45.200
LENHA (INDÚSTRIA) 16.000 13.000 29.000
SERRADOS 34.000 15.100 49.100
LÂMINAS & COMP. 2.050 3.960 6.010
PAINÉIS 0 5.000 5.000
TOTAL 63.850 (38%) 102.460 (62%) 166.310
SETOR FLORESTAL SETOR FLORESTAL
A ÁRVORE COMO MATÉRIA PRIMAA ÁRVORE COMO MATÉRIA PRIMA
COPA BIOMASSA E ÓLEOS
TRONCO
MADEIRA ROLIÇA: CARVÃO -LENHA –POSTES -MOURÕES – PALANQUES, ETC.
MADEIRA SERRADA: MÓVEIS -
ESTRUTURAS – CAIXAS, ETC.
MADEIRA INDUSTRIAL: CELULOSE E PASTA – CHAPAS – AGLOMERADO -
LAMINADO/COMPENSADO, ETC.
RESINA E LÁTEX
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Biomassa Vegetal como fonte de Novos Materiais
Principais Vantagens:• Renovável• Biodegradável
Potencial Campo de Aplicação:• Materiais Poliméricos
Principais Candidatos:• Celulose• Amido
Principais Fontes:• Madeira, Gramíneas, Resíduos (Industriais e Agrícolas)• Raízes, Tubérculos e Sementes
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
• Fontes de Energia• Biomassa Vegetal como fonte de energia
• Fontes de Matérias Primas• Biomassa Vegetal como fonte de matéria prima
• Desenvolvimento Sustentável
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Desenvolvimento Sustentável
Matéria-prima
Produto
Processo
Energia
X Premio de Investigación Burdinola 2002 - 28.11.2002 - Barcelona
Matéria-prima
e EnergiaProduto
Processo
Meio Ambiente ??
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Desenvolvimento Sustentável
3 R’s
Biomassa vegetal como fonte de energia e novos materiais
Conclusões
• Energia– Renovável– Baixo Potencial Poluidor
• Matérias Primas– Renovável– Reciclável
• Desenvolvimento Sustentável– Processos Harmonizados com o Meio Ambiente– Sistemas “Fechados” (Cíclicos)