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Uso da Biomassa como Alternativa Energtica
Bruno Monteiro Cardoso
Rio de Janeiro
Fevereiro de 2012
Projeto de Graduao submetido ao corpo
docente do curso de Engenharia Eltrica da
Escola Politcnica, da Universidade Federal do
Rio de Janeiro, como parte dos requisitos
necessrios para a obteno do grau de
Engenheiro Eletricista
Orientador: Jorge Luiz do Nascimento
ii
Uso da Biomassa como Alternativa Energtica
Bruno Monteiro Cardoso
PROJETO DE GRADUAO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE
ENGENHARIA ELTRICA DA ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS
PARA A OBTENO DO GRAU DE ENGENHEIRO ELETRICISTA.
Examinada por:
____________________________________
Prof. Jorge Luiz do Nascimento, Dr.Eng.
____________________________________
Prof. Lus Guilherme Barbosa Rolim, Dr.Ing.
____________________________________
Prof. Sergio Sami Hazan, Ph.D.
____________________________________
Prof. Tirl Cruz Silva, M. Sc. em Economia.
RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL
FEVEREIRO de 2012
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Cardoso, Bruno Monteiro Uso da Biomassa como Alternativa Energtica/ Bruno Monteiro Cardoso. Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politcnica, 2012. X, 94 p.: il.; 29,7cm Orientador: Jorge Luiz do Nascimento Projeto de Graduao UFRJ/ Escola Politcnica/ Curso de Engenharia Eltrica, 2012. Referncias Bibliogrficas: p. 78-81 1.Introduo. 2.Uso da Biomassa como Fonte de Energia. 3.Descrio das Principais Biomassas do Brasil. 4.Processos de Converso Energtica da Biomassa. 5.Gerao de Energia Eltrica Atravs da Biomassa. 6.Anlises e Concluses. I. Nascimento, Jorge Luiz. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politcnica, Curso de Engenharia Eltrica. III. Uso da Biomassa como Alternativa Energtica.
iv
minha me Maria Alice por todo o sacrifcio,
colocando a educao de seus filhos sempre como prioridade.
v
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer primeiramente a minha famlia. Meu av Alcides, minha
av Deolinda, minha me Maria Alice e minha irm Viviane por sempre me apoiarem
com todo amor. Os tenho como exemplo e a cada dia me inspiram para ser uma
pessoa melhor.
Agradeo tambm a minha atual e futura esposa Michelle pela pacincia,
compreenso, amor e companheirismo. Sem o seu incentivo e ajuda o caminho da
graduao seria bem mais rduo. Eu te amo.
Agradeo a minha sobrinha querida Marina pelos momentos de alegria,
acompanhar o seu crescimento pessoal e estudantil prazeroso e motivador.
Agradeo a todos os meus companheiros do CENPES, em especial ao
supervisor Luiz Evangelista e ao gerente Marclio Mariano que confiaram em mim, me
dando a oportunidade de conciliar as atividades profissionais e acadmicas.
Por fim, agradeo a todos os professores com os quais tive o prazer de
estudar, todos de alguma forma, me ajudaram a ser o profissional que sou hoje. Em
especial, gostaria de agradecer ao professor Jorge Luiz, no s pela orientao neste
projeto, mas tambm por todas as disciplinas cursadas com ele, inclusive Clculo I,
cursada no primeiro semestre de 2002, no incio da graduao.
vi
Resumo do projeto de Graduao apresentado Escola Politcnica/ UFRJ como parte
dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Engenheiro Eletricista.
Uso da Biomassa como Alternativa Energtica
Bruno Monteiro Cardoso
Fevereiro/2012
Orientador: Jorge Luiz do Nascimento
Curso: Engenharia Eltrica
O crescente aumento do consumo de energia mundial, grande parte em virtude da
evoluo das reas tecnolgica e econmica, demanda investimentos no
aproveitamento de novas fontes de energia e em novas aplicaes das fontes
existentes. Em ambos os casos primordial que as novas solues sejam eficientes e
sustentveis.
Neste cenrio, uma das energias de destaque a energia eltrica, indispensvel para
a sociedade atual. Uma das opes existentes para o crescimento e desenvolvimento
sustentvel desta fonte se d atravs da utilizao de biomassas como insumo.
Este trabalho rene informaes, que se encontravam dispersas, referentes a
produo de energia eltrica a partir do uso da biomassa. Nele so apresentadas as
principais biomassas existentes no Brasil que so utilizadas para gerao de
eletricidade e tambm outras com grande potencial de aproveitamento para este fim.
Posteriormente so descritas os principais processos de converso energtica da
biomassa em uso e em desenvolvimento. Por fim, apresenta-se o estado-da-arte das
principais rotas tecnolgicas que visam o aproveitamento de biomassa para a gerao
de energia eltrica.
Palavras-chave: Energia, Biomassa, Gerao de Energia Eltrica, Converso,
Bioeletricidade.
vii
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Engineer.
USE OF BIOMASS AS AN ENERGETIC ALTERNATIVE
Bruno Monteiro Cardoso
February/2012
Advisor: Jorge Luiz do Nascimento.
Course: Electric Engineering
The increasing of global energy consumption, largely because of the development of
economic and technological areas, requires investments in the exploitation of new
energy sources and new applications for the existing ones, in both cases it is essential
that the new solutions are efficient and sustainable.
Due to this fact, electrical energy is one of the most important sources of energy, since
it is essential for todays society lifestyle. One option for the growth and sustainable
development of this source is though the use of biomass as a feedstock.
This work brings together information, which was dispersed, regarding the production
of electricity from biomass use. It presents the main kinds of biomass that are used to
generate electricity in Brazil and others with great potential for this purpose. Moreover,
it describes the main processes of energy conversion of biomass in use and in
development. Finally, the state of the art of the main technological approaches aimed
at the use of biomass for power generation is presented.
Keywords: Energy, Biomass, Power generation, Conversion, Bioelectricity.
viii
NDICE
1 INTRODUO........................................................................................................01
2 - USO DA BIOMASSA COMO FONTE DE ENERGIA...............................................03
3 - DESCRIO DAS PRINCIPAIS BIOMASSAS DO BRASIL....................................08
3.1 BIOMASSA DE ORIGEM FLORESTAL.......................................................08
3.1.1 LENHA E CARVO VEGETAL.....................................................08
3.1.2 RESDUOS DE MADEIRA E LICOR NEGRO...............................12
3.2 BIOMASSA DE ORIGEM AGRCOLA.........................................................19
3.2.1 CANA-DE-ACAR......................................................................20
3.2.2 ARROZ..........................................................................................24
3.2.3 CAPIM ELEFANTE.......................................................................27
3.2.4 MILHO...........................................................................................28
3.2.5 SOJA.............................................................................................30
3.3 BIOMASSA ORIUNDA DE REJEITOS URBANOS E INDUSTRIAIS..........32
3.3.1 REJEITOS URBANOS SLIDOS E LQUIDOS...........................32
3.3.2 REJEITOS INDUSTRIAIS SLIDOS E LQUIDOS......................36
4 - PROCESSOS DE CONVERSO ENERGTICA DA BIOMASSA..........................40
4.1 CONVERSO TERMOQUMICA................................................................41
4.2 CONVERSO FSICO-QUMICA................................................................46
4.3 CONVERSO BIOQUMICA.......................................................................47
5 - GERAO DE ENERGIA ELTRICA ATRAVS DA BIOMASSA..........................54
5.1 CICLO A VAPOR.........................................................................................55
5.2 GASEIFICAO DA BIOMASSA E USO DE TURBINAS A GS...............59
5.3 OUTRAS TECNOLOGIAS...........................................................................64
6 CASO ESPECIAL: O USO DA BIOMASSA PARA GERAO DE ENERGIA
ELTRICA EM PEQUENA ESCALA.............................................................................67
7 ANLISES E DIAGNSTICOS...............................................................................69
8 CONCLUSES.......................................................................................................75
9 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.........................................................................78
ix
APNDICE A Fatores de converso de energia...........................................................82
APNDICE B Usinas produtoras de eletricidade a partir do bagao de cana..............83
APNDICE C Impactos socioambientais decorrentes da construo e operao de
usinas termoeltricas a biomassa.................................................................................98
x
LISTA DE FIGURAS Figura 1 Participao das diversas fontes de energia no consumo (1973 a 2006).............................................................................................................................05
Figura 2 Lenha...........................................................................................................09
Figura 3 Histrico do consumo de lenha no Brasil....................................................11
Figura 4 P de serra..................................................................................................14
Figura 5 Cana-de-acar...........................................................................................21
Figura 6 Casca de arroz............................................................................................25
Figura 7 Fases da produo de biogs.....................................................................33
Figura 8 Diagrama esquemtico dos processos de converso da biomassa...........40
Figura 9 Rotas tecnolgicas de converso energtica da biomassa........................41
Figura 10 Esquema da planta de pirlise rpida da Unicamp...................................43
Figura 11 Rotas de gaseificao baseada no tipo de agente gaseificante...............44
Figura 12 Exemplo de unidade de gaseificao de biomassa..................................45
Figura 13 Processo de obteno do biodiesel a partir da transesterificao............47
Figura 14 Exemplo do processo de fermentao para formao de etanol..............48
Figura 15 Exemplo de processo de hidrlise cida...................................................51
Figura 16 Integrao do biodigestor ao biociclo........................................................52
Figura 17 Diagrama processual da digesto anaerbica..........................................53
xi
Figura 18 Sistema de co-gerao tipo bottoming......................................................56
Figura 19 Sistema de co-gerao tipo topping..........................................................56
Figura 20 Ciclo a vapor em contrapresso em co-gerao topping..........................57
Figura 21 Caractersticas tcnicas dos ciclos a vapor com turbinas de contrapresso para gerao de energia eltrica...................................................................................57
Figura 22 Ciclo a vapor de condensao e extrao em co-gerao topping...........58
Figura 23 Caractersticas tcnicas dos ciclos a vapor com turbinas de condensao e extrao para gerao de energia eltrica.................................................................59
Figura 24 Exemplo de fluxograma esquemtico do ciclo BIG-GT em co-gerao topping...........................................................................................................................60
Figura 25 Exemplo de fluxograma esquemtico do ciclo BIG-STIG em co-gerao topping...........................................................................................................................61
Figura 26 Exemplo de fluxograma esquemtico do ciclo BIG-ISTIG em co-gerao topping...........................................................................................................................62
Figura 27 Exemplo de fluxograma esquemtico do ciclo BIG-GTCC em co-gerao topping...........................................................................................................................63
Figura 28 Caractersticas tcnicas do ciclo combinado integrado a gaseificao da biomassa para a gerao de energia eltrica...............................................................63
Figura 29 Gerao especfica de energia eltrica das tecnologias a partir da biomassa excedente exportvel segundo o modo de operao ..................................64
Figura 30 Esquema de uma microturbina..................................................................65
Figura 31 Custos de produo de energia eltrica no Brasil.....................................69
xii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Classe de combustveis utilizados no Brasil para gerao de energia eltrica Operao.......................................................................................................04
Tabela 2 Matriz de energia eltrica do Brasil: empreendimentos em operao........................................................................................................................06
Tabela 3 Detalhamento do uso da biomassa para gerao de energia eltrica no mercado brasileiro Operao.....................................................................................07
Tabela 4 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da biomassa de carvo vegetal..........................................................................................11
Tabela 5 rea total com florestas plantadas por gnero e estado (mil ha)................12
Tabela 6 Estimativa de produo madeireira potencial de Eucalipto e Pinus no Brasil, 2010....................................................................................................................13
Tabela 7 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso de resduos de madeira......................................................................................................15
Tabela 8 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do licor negro.............................................................................................................................18
Tabela 9 Informaes tcnicas da cultura de cana-de-acar..................................20
Tabela 10 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da biomassa de casca de arroz..........................................................................................26
Tabela 11 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da biomassa de capim elefante..........................................................................................28
Tabela 12 Informaes tcnicas da cultura de soja...................................................30
Tabela 13 Equivalncia entre o biogs e outros combustveis..................................34
xiii
Tabela 14 Produo de rejeitos slidos urbanos por habitante e suas caractersticas...............................................................................................................35
Tabela 15 Clculo da emisso anual de metano originrio de dejetos da explorao pecuria, segundo espcies, em mil toneladas anuais.................................................36
Tabela 16 Produo diria de resduos slidos e lquidos de alguns animais...........37
Tabela 17 Quantidade de rejeitos necessrios para a produo de 1m de biogs............................................................................................................................37
Tabela 18 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso do biogs............................................................................................................................38
Tabela 19 Verses da tecnologia de pirlise.............................................................43
Tabela 20 Vantagens e desvantagens do uso da biomassa para gerao de energia eltrica...........................................................................................................................70
Tabela 21 Categoria de impactos..............................................................................71
Tabela 22 Impactos ambientais referentes ao uso da biomassa como insumo para a gerao de energia eltrica...........................................................................................72
Tabela 23 Tabela comparativa de rendimentos das biomassas analisadas..............73
Tabela 24 Oferta mssica de biomassa por resduo agrcola, agroindustrial e silvicultural Brasil........................................................................................................74
Tabela A.1 Fatores de converso para Energia........................................................82
Tabela B.1 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso do bagao de cana-de-acar............................................................................................83
Tabela C.1 Impactos socioambientais decorrentes da construo e operao de usinas termoeltricas a biomassa.................................................................................98
xiv
NOMENCLATURA
ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas.
ABRAF Associao Brasileira de Florestas Plantadas.
ABRELPE Associao Brasileira de Empresas de Limpeza Pblica e Resduos
Especiais.
ANEEL Agncia Nacional de Energia Eltrica.
BEN Balano Energtico Nacional.
BIG Banco de Informaes de Gerao.
BIG-GT Biomass Integrated Gasification Gas Turbine.
BIG-GTCC - Biomass Integrated Gasification Gas Turbine Combined Cycle.
BIG-ISTIG - Biomass Integrated Gasification Intercooled Steam Injected Gas Turbine.
BIG-STIG - Biomass Integrated Gasification Steam Injected Gas Turbine.
BRACELPA Associao Brasileira de Celulose e Papel.
CETESB Companhia Ambiental do Estado de So Paulo.
CONAB Companhia Nacional de Abastecimento.
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente.
DEE Departamento de Engenharia Eltrica da UFRJ.
EPE Empresa de Pesquisa Energtica.
FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations.
HRSG Heat Recovery Steam Generator.
IPT Instituto de Pesquisa Tecnolgica.
IEA International Energy Agency.
LAFAE Laboratrio de Fontes Alternativas de Energia DEE|POLI|UFRJ.
LDB Lei de Diretrizes e Bases.
MAPA Ministrio de Agricultura, Pecuria e Abastecimento.
MME Ministrio de Minas e Energia.
NBR Norma Tcnica Brasileira aprovada pela ABNT.
pH Potencial Hidrogeninico.
PNE Plano Nacional de Energia.
POLI Escola Politcnica da UFRJ.
OPEP Organizao dos Pases Exportadores de Petrleo.
SBS Sociedade Brasileira de Silvicultura.
SIN Sistema Integrado Nacional.
SPAE Secretaria de Produo e Agroenergia.
TCC Trabalho de Concluso de Curso.
UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro.
1
1 Introduo
Considerando que nas finalidades de um departamento acadmico e de seus
laboratrios de pesquisa tambm esteja includa a catalogao e a disponibilizao ao
pblico de informaes tcnicas e cientficas de temas pertinentes s suas atividades,
considerando tambm que a falta de informaes concisas e organizadas em
determinados tpicos no conjunto das ementas das disciplinas dos cursos devam ser
cobertas com atividades complementares como regulamentado na LDB vigente, faz-se
oportuno que os TCC Trabalhos de Concluso de Curso dos engenheirandos
tornem-se um dos instrumentos para suprir tais falhas. Assim, a elaborao de
material didtico ou informativo como referncia para as atividades didticas das
disciplinas se encaixa perfeitamente no formato de apresentao dos TCCs. No caso
especfico deste trabalho, enfocamos o tema biomassa como alternativa energtica
para o Brasil.
Este trabalho tem por objetivo apresentar as informaes referentes a
utilizao da biomassa como alternativa energtica para o Brasil, com foco na gerao
de energia eltrica. As informaes aqui contidas serviro como material didtico para
o Laboratrio de Fontes Alternativas de Energia LAFAE do Departamento de
Engenharia Eltrica da UFRJ.
Todas as informaes aqui apresentadas foram obtidas ou desenvolvidas a
partir de pesquisas em endereos eletrnicos especializados ou da bibliografia
existente relacionada ao tema. As informaes foram ordenadas de maneira lgica, de
forma a propiciar ao leitor uma linha de raciocnio desde a origem da biomassa at sua
aplicao como alternativa na produo de energia eltrica.
Primeiramente foi realizado um breve histrico da utilizao da biomassa como
fonte energtica, seguido de uma apresentao do cenrio atual da utilizao desta
fonte para este fim.
Posteriormente so apresentadas as descries das biomassas mais utilizadas
classificadas em trs categorias: origem florestal, origem agrcola e rejeitos industriais
e urbanos. Em uma primeira abordagem as biomassas foram tratadas individualmente
dentro destas categorias e as informaes apresentadas em formado de tpicos como
definio, caractersticas fsicas e biolgicas, processos produtivos, impactos
ambientais e sociais, etc. Contudo esta apresentao se mostrou inadequada j que
algumas biomassas apresentavam caractersticas similares e as informaes ficaram
divididas em uma grande quantidade de tpicos. Como soluo, algumas biomassas
2
foram englobadas em um mesmo tpico e as informaes apresentadas em
pargrafos dentro de cada biomassa ou grupo de biomassas.
Na terceira parte do trabalho so apresentadas as tcnicas mais utilizadas
comercialmente, ou com destaque na rea de pesquisa, referentes a transformao
das biomassas visando seu aproveitamento energtico. Cada tcnica descrita
resumidamente de forma a passar um conhecimento bsico sobre a mesma.
Na quarta parte deste projeto dado enfoque a utilizao das biomassas para
gerao de energia eltrica, apresentando quais so os meios mais utilizados e
estudados atualmente para a converso da energia contida na biomassa em energia
eltrica.
Por fim, na quinta e na sexta parte do trabalho, so feitas consideraes a
respeito de possveis reas para estudos futuros e anlises e concluses relacionadas
as informaes aqui apresentadas.
3
2 - Uso da biomassa como fonte de energia
O desenvolvimento da civilizao est atrelado ao consumo de energia
exercido pelo homem. Desde os primrdios, quando o homem descobriu o fogo e
comeou a utilizar sua energia para coco de alimentos e outros fins, esta energia
tem sido obtida atravs de atividades extrativistas, aproveitando-se assim dos
recursos da natureza. Este processo era realizado sem quaisquer preocupaes com
os impactos que poderiam advir de sua execuo, pois se acreditava que os recursos
naturais e os combustveis fsseis foram fontes abundantes de energia, sem previso
de esgotamento.
Contudo, desde a metade do sculo XX este cenrio est em transformao. A
evoluo dos processos industriais e o desenvolvimento da sociedade acarretam em
um aumento sistemtico da demanda de energia e, devido a este fato, a comunidade
mundial comeou a perceber os impactos de um consumo descontrolado destes
recursos. Foi constatado que a grande maioria dos insumos energticos utilizados na
produo de energia em grande escala possui reservas finitas. Estes aumentos de
demanda agregados s limitaes das reservas fizeram com que as perspectivas de
durao das fontes de energia predominantes se tornassem reduzidas.
Outra ao que mudou consideravelmente o cenrio de produo de energia
ocorreu ao final do sculo XX com a implantao de legislaes ambientais em
diversos pases. A preocupao em se preservar o meio ambiente para as geraes
futuras, discutindo-se questes tais como o aquecimento global e as emisses de
carbono, passou a ser um tpico de destaque em qualquer projeto de gerao de
energia.
Alm dos aspectos quantitativos e ambientais existem tambm fatores
econmicos que impactam diretamente no setor energtico, com foco na indstria de
petrleo. Aps a Segunda Grande Guerra, em 1945, surgem sinais iniciais da
importncia geo-estratgica do petrleo com as primeiras ameaas de embargo
petrolfero realizadas pelos pases rabes aos Estados Unidos. Desde este perodo
at os dias atuais j ocorreram cinco crises relacionadas a produo / consumo de
petrleo (1956, 1973, 1979, 1991 e 2008), revelando ao mundo as conseqncias
econmicas da grande dependncia de uma nica fonte de energia.
Em vista dos fatos apresentados se faz necessrio a busca de alternativas
energticas sustentveis visando atender a demanda crescente de energia no mbito
mundial. Muitas alternativas surgiram como soluo deste problema, dando-se
destaque a energia solar, a energia elica, a energia atmica e a energia proveniente
4
das biomassas. Todas as alternativas citadas possuem vantagens e desvantagens
que devem ser levadas em considerao. Por este motivo, at o momento, nenhuma
das opes despontou como a melhor alternativa, mas cada uma deve ser analisada,
verificando-se a melhor relao custo-benefcio para cada aplicao.
Este trabalho tem como foco a utilizao da biomassa como fonte de energia,
destacando seu aproveitamento na gerao de energia eltrica no Brasil.
Tabela 1 Classe de combustveis utilizados no Brasil para gerao de energia
eltrica - Operao.
Combustvel Quantidade de
empreendimentosPotncia (kW) %
Biomassa 429 8.990.493 28,79
Fssil 1045 20.753.350 66,46
Outros 36 1.485.270 4,76
Total 1510 31.229.113 100
Fonte: ANEEL:BIG, 2012 Acesso em 19/01/2012.
Do ponto de vista energtico a biomassa toda matria orgnica, seja de
origem animal ou vegetal, que pode ser utilizada na produo de energia (ANEEL,
2002). A mesma sempre esteve presente como fonte de energia na histria da
civilizao, inicialmente na forma de lenha ou carvo e, a partir de meados do sculo
XX, outras formas de utilizao da biomassa ganharam nfase. A utilizao da
biomassa tem como grandes vantagens seu aproveitamento direto por meio da
combusto em fornos e caldeiras e tambm a reduo de impactos socioambientais.
Como desvantagens, seu aproveitamento apresenta eficincia reduzida, contudo esto
sendo pesquisados aperfeioamentos das tecnologias de converso.
Por ser considerada uma fonte energtica limpa e renovvel, o interesse na
utilizao de biomassa ganhou espao no mercado de energia, passando a ser
considerada uma boa alternativa para a diversificao da matriz energtica mundial e
conseqente reduo da dependncia dos combustveis fsseis, conforme se pode
observar nos dados apresentados na Tabela 1 e na Figura 1. Por este motivo os
investimentos e incentivos do setor pblico e do setor privado de diversos pases na
produo de energia utilizando a biomassa tm aumentado consideravelmente nos
ltimos anos.
5
Figura 1 Participao das diversas fontes de energia no consumo (1973 e 2006).
Fonte: IEA, 2008.
A biomassa, quando utilizada para fins energticos, classificada em trs
categorias: florestal, agrcola e rejeitos urbanos, onde, na biomassa energtica
agrcola, esto includos as culturas agroenergticas e os resduos e subprodutos das
atividades agrcolas, agroindustriais e da produo animal. O potencial energtico de
cada um desses grupos depende tanto da matria-prima utilizada quanto da tecnologia
utilizada no processamento para obt-los.
Existem diversas rotas tecnolgicas para a utilizao da biomassa com a
finalidade de se produzir energia eltrica, contudo, todas envolvem a transformao da
biomassa, por meio de processos termoqumicos, bioqumicos e fsico-qumicos, em
um produto intermedirio, que por fim, ser usado na gerao de eletricidade. Para
cada cenrio deve ser observado a viabilidade tcnica e econmica de cada tipo de
biomassa e da tecnologia a ser empregada visando a otimizao dos resultados.
A matriz energtica brasileira, considerando-se os empreendimentos em
operao, segundo o BIG 2012, est atualmente dividida conforme apresentado na
Tabela 2.
6
Tabela 2 Matriz de energia eltrica do Brasil: empreendimentos em operao.
Empreendimentos em Operao
Tipo
Capacidade Instalada
%
Total
% N. de
Usinas(kW)
N. de
Usinas (kW)
Hidrulica - 966 82.318.681 65,76 966 82.318.681 65,76
Gs Natural 102 11.424.053 9,13
140 13.213.236 10,56Processo 38 1.789.183 1,43
Petrleo
leo
Diesel 891 3.942.036 3,15
923 7.074.243 5,65leo
Residual 32 3.132.207 2,50
Biomassa
Bagao
de Cana 347 7.263.608 5,80
427 8.986.143 7,18
Licor
Negro 14 1.245.198 0,99
Madeira 42 373.827 0,30
Biogs 16 70.902 0,06
Casca de
Arroz 8 32.608 0,03
Nuclear - 2 2.007.000 1,60 2 2.007.000 1,60
Carvo Mineral Carvo
Mineral 10 1.944.054 1,55 10 1.944.054 1,55
Elica - 72 1.452.792 1,16 72 1.452.792 1,16
Importao
Paraguai 5.650.000 5,46
- 8.170.000 6,53Argentina 2.250.000 2,17
Venezuela 200.000 0,19
Uruguai 70.000 0,07
Total 2.548 125.171.587 100 2.548 125.171.587 100
Fonte: ANEEL:BIG, 2012 Acesso em 19/01/2012.
7
A Tabela 3 apresenta uma viso mais detalhada das biomassas utilizadas nas
usinas em operao no Brasil.
Tabela 3 Detalhamento do uso da biomassa para gerao de energia eltrica no
mercado brasileiro - Operao.
Combustvel Quantidade de
empreendimentosPotncia (kW) %
Licor negro 14 1.245.198 13,85
Resduos de madeira 37 316.927 3,53
Capim elefante 2 31.700 0,35
Biogs 16 70.902 0,79
Bagao de cana-de-acar 347 7.263.608 80,79
leo de palmiste 2 4.350 0,05
Carvo vegetal 3 25.200 0,28
Casca de arroz 8 32.608 0,36
Fonte: ANEEL:BIG, 2012 Acesso em 19/01/2012.
8
3 - Descrio das principais biomassas do Brasil
3.1 - Biomassa de origem Florestal A biomassa energtica florestal definida como produtos e subprodutos dos
recursos florestais que incluem basicamente biomassa lenhosa, produzida de forma
sustentvel a partir de florestas cultivadas ou de florestas nativas, obtida por
desflorestamento de floresta nativa para abertura de reas para agropecuria, ou
ainda originada em atividades que processam ou utilizam a madeira para fins no
energticos, destacando-se a indstria de papel e celulose, indstria moveleira,
serrarias etc. O contedo energtico desta classe de biomassa est associado
celulose e lignina contidas na matria e ao baixo teor de umidade. Seu aproveitamento
no uso final energtico se realiza, principalmente, atravs das rotas tecnolgicas de
transformao termoqumica mais simples, como combusto direta e carbonizao,
mas rotas mais complexas tambm so empregadas para a produo de combustveis
lquidos e gasosos, como metanol, etanol, gases de sntese, licor negro (um
subproduto da indstria de celulose), entre outros (ANEEL:EPE, 2007).
3.1.1 - Lenha e carvo vegetal
A lenha definida como ramos, troncos, achas (tora de lenha, cavaca) de
madeira tosca ou quaisquer pedaos de madeira que podem ser utilizados como
combustvel. No Brasil, ela participa com cerca de 10% da produo de energia
primria e continua tendo grande importncia na matriz energtica do pas. Em relao
a sua composio a lenha possui de 41% a 49% de celulose, de 15% a 27% de
hemicelulose e de 18% a 24% de lignina e seu poder calorfico inferior mdio de
3100 Kcal/Kg.
9
Figura 2 Lenha
Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br
A produo de lenha pode ser dividida em dois segmentos: a lenha catada e a
lenha produzida para fins comerciais. A lenha catada proveniente de matas nativas
parecia uma fonte inesgotvel desta biomassa, contudo a forma predatria com que a
mesma foi explorada causou problemas crticos em diversas regies do pas. Vrias
regies onde existiam abundantes coberturas florestais passaram a conviver com a
degradao do solo, a alterao no regime das chuvas e conseqente desertificao.
Na produo de lenha para fins comerciais, principalmente nas serrarias e
indstrias de mveis, a lenha proveniente das matas nativas substituda pela lenha
de reflorestamento, sendo o eucalipto a principal rvore cultivada para este fim. Aps a
utilizao da lenha nas fbricas so gerados resduos industriais como pontas de
toras, costaneiras e serragem de diferentes tamanhos e densidade. Tais resduos
podem ter um aproveitamento energtico.
Para a lenha catada, de uso residencial, considerada uma densidade com
valor mdio de 300 Kg/m e, para a lenha comercial, a densidade de 390 Kg/m (BEN,
2011).
No Brasil em 2010, cerca de 33% da lenha produzida foi transformada em
carvo vegetal. Esta transformao realizada atravs dos processos conhecidos
como carbonizao, que consiste na queima da lenha com presena controlada de ar,
ou pelo processo de pirlise, onde a lenha submetida a altas temperaturas em um
ambiente com pouqussima ou nenhuma quantidade de oxignio. O poder calorfico
inferior do carvo vegetal de 6460 Kcal/Kg e sua densidade mdia de 250 Kg/m.
10
Em relao a sua composio tm-se de 20% a 35% de material voltil, de 65% a 80%
de carbono fixo e de 1% a 3% as cinzas (material inorgnico).
O Brasil o maior produtor mundial deste insumo energtico, sendo o setor
industrial, liderado pelas indstrias de ferro-gusa, ao e ferro-ligas, o maior consumidor
do carvo vegetal utilizando 85% da produo nacional. O setor residencial consome
cerca de 9% e o setor comercial fica com 1,5% da produo de carvo vegetal.
Basicamente a produo de carvo vegetal implica na disperso de grande
quantidade de matria e energia, iniciada com a derrubada da mata e prosseguindo
durante o processo de carbonizao onde so gerados gases volteis que so
compostos de uma frao que pode ser liquefeita, conhecida como material
pirolenhoso, e de uma frao no condensvel. Assim, do processo de carbonizao
aproveita-se apenas o carvo vegetal, dispersam-se gases, vapores dgua, lquidos
orgnicos e alcatro.
De maneira a se garantir a viabilidade econmica da produo de carvo
vegetal, se faz necessrio que as carvoarias fiquem prximas a indstrias que
produzam resduos de madeira, como as serrarias. Caso este conjunto de indstrias
fique prximo a zonas urbanas, o mesmo influi diretamente no grau de poluio destas
zonas, submetendo a populao aos efeitos danosos da fumaa e das partculas
emitidas durante o processamento da lenha.
A maior parte da produo nacional executada atravs do processo de
carbonizao, praticada nas carvoarias ainda na forma tradicional, em fornos de
alvenaria com ciclos de aquecimento e resfriamento que podem durar vrios dias. Esta
atividade associada a condies desumanas de trabalho j que rudimentar,
expondo os trabalhadores a condies inseguras e muitas vezes sendo realizada de
maneira informal.
Segundo o Balano Energtico Nacional 2011, no Brasil a produo total de
lenha em 2010 foi de 84,101 milhes de toneladas, sendo que 27,86 milhes de
toneladas (33,1%) foram utilizadas na produo de carvo vegetal e 1,235 milhes de
toneladas (1,5%) diretamente na gerao eltrica, gerando um total de 29,095 milhes
de toneladas (34,6%) aplicadas em transformao (produo de carvo vegetal e
gerao eltrica). O setor residencial responsvel pelo consumo de 27,9% da lenha
produzida, geralmente utilizada na coco dos alimentos nas regies rurais. Como
exemplo, tem-se como mdia a necessidade de 2m de lenha por ms para que uma
famlia de oito pessoas possa preparar suas refeies neste perodo. O setor industrial
fica responsvel por 27,5% do consumo da produo de lenha, sendo as indstrias de
alimento e bebidas, cermicas e papel e celulose as principais consumidoras. O setor
11
agropecurio e o comercial, em menores nmeros, tambm so consumidores deste
insumo.
Analisando-se estes dados verifica-se que a produo de energia eltrica
advinda da lenha ainda pequena em relao a produo total desta biomassa, cerca
de 1,5%, totalizando cerca de 4,45 TWh (0,38 milho de tonelada equivalente de
petrleo - tep).
Figura 3 Histrico do consumo de lenha no Brasil.
Fonte: MME:EPE. BEN, 2011.
A Tabela 4 apresenta as usinas que geram energia eltrica a partir da queima
do carvo vegetal registradas no BIG.
Tabela 4 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da
biomassa de carvo vegetal.
Usina Potncia
(kW) Proprietrio Municpio
Simasa 8.000
50% para companhia Siderrgica
Vale do Pindar, 50% para
Siderrgica do maranho S/A
Aailndia - MA
Viena 7.200 100% para Viena Siderrgica do
Maranho S/A Aailndia - MA
Gusa
Nordeste 10.000 100% para Gusa Nordeste S.A. Aailndia - MA
Total: 3 usinas Potncia total: 25.200 kW
Fonte: ANEEL:BIG, 2012 Acesso em 19/01/2012.
12
3.1.2 - Resduos de madeira e Licor negro
O Brasil possui alto potencial florestal devido s suas grandes extenses de
terra que possibilitam um alto volume de produo de madeira. A cadeia produtiva da
madeira gera uma grande quantidade de resduos se considerarmos os processos de
transformao primrio, secundrio e tercirio que, se no tratados adequadamente,
podem gerar diversos problemas ambientais. Estes resduos so constitudos pelo
material florestal orgnico que sobra na floresta aps a colheita, sobras de madeira,
com ou sem casca, galhos grossos e finos, fuste, casca, copa, toua e razes.
As rvores mais utilizadas em florestas de reflorestamento so o pinus e o
eucalipto. O pinus do gnero de plantas da famlia pinaceae e so rvores perenes
presentes principalmente em climas temperados. Seus resduos possuem poder
calorfico inferior de 4174 Kcal/Kg e densidade de 350 Kg/m. J o eucalipto a
designao vulgar das vrias espcies vegetais do gnero Eucalyptus, pertencente a
famlia das mirtceas, que compreende outros 130 gneros. Seus resduos possuem
poder calorfico inferior de 4024 Kcal/Kg e densidade de 374 Kg/m. Tanto os valores
citados para o eucalipto quanto para o pinus consideram um teor de umidade em torno
de 25%. Como se pode verificar atravs dos dados da Tabela 5, o eucalipto
responsvel por 81,6% da rea total com florestas plantadas e o pinus responsvel
por 17,2%, ficando 1,2% da rea plantada para outros gneros.
Tabela 5 rea total com florestas plantadas por gnero e estado (mil ha)
Fonte: Relatrio Anual 2009/2010 BRACELPA, 2010
13
O processamento primrio composto pela extrao da madeira da floresta
nativa ou da floresta de reflorestamento transformando-a em toras, gerando um
desperdcio de madeira na forma de resduos. Em plantios de pinus, cerca de 28% do
peso total da rvore fica na floresta em forma de resduos, j no plantio de eucaliptos
22% se tornam resduos. O setor de base florestal (processamento secundrio) se
baseia na transformao das toras de madeira em placas, barras, laminados, painis,
compensados etc. Nesta fase gerada a maior quantidade de resduos, pois para
cada tonelada de madeira bruta beneficiada, so gerados de 35% a 50% de resduos,
conforme ilustrado na Figura 4. Em uma ltima etapa, essa madeira processada
utilizada na montagem de mveis, construo civil, entre outras finalidades, o que
tambm gera perdas nas operaes de corte e acabamento.
Tabela 6 Estimativa da produo madeireira potencial de Eucalipto e Pinus no Brasil,
2010
Gnero Produo Sustentada
m/ano
Eucalipto 193.736.543
Pinus 64.913.131
Total 258.649.674
Produo sustentada foi calculada multiplicando a rea plantada pelo incremento mdio anual (m/ha ano) mdio ponderado da espcie.
Fonte: Anurio Estatstico da ABRAF 2011 Ano base 2010.
A produo de madeira pinus em toras concentra-se nas regies Sul e Sudeste
do pas, as quais respondem por mais de 90% da produo sustentvel nacional. J a
produo de madeira de eucalipto, tambm em toras, concentra-se nas regies Sul,
Sudeste e Nordeste do Brasil, e representam mais de 70% da produo sustentvel
nacional de eucalipto. O principal segmento consumidor de madeira em tora (processo
primrio) de floresta plantada a indstria de papel e celulose, seguida pela siderurgia
e pela indstria de madeira serrada.
Aps o processo secundrio, os principais destinos da madeira processada so
as indstrias moveleiras e de construo civil.
14
Figura 4 P de serra
Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br
Do ponto de vista fsico, plantios de eucalipto e pinus no devem ocupar terras
em locais no recomendados, como reas consideradas aptas para culturas agrcolas,
encostas ngremes, margens de rios, dentre outras. Caso o sistema de planejamento
operacional adotado no seja adequado podem ocorrer interferncia dos plantios nos
processos de conservao do solo (eroso) e na qualidade da gua.
Tendo em considerao os aspectos biolgicos, no cultivo de eucalipto e pinus
deve ser considerado o plano de manejo de forma a garantir a biodiversidade dos
sistemas aquticos e terrestres. Neste aspecto tambm se pode destacar o uso
inadequado de defensivos agrcolas, fertilizantes e a utilizao de queimadas e
desmatamentos como mtodo de limpeza da rea pr-plantio, gerando gases
causadores do efeito estufa.
Os principais impactos sociais referentes ao cultivo de eucalipto e de pinus
podem ser observados quando da implantao de uma nova rea de cultivo, tendo
como destaques a ocupao das terras, a infra-estrutura da regio e a qualidade de
vida da populao.
A necessidade de aquisio de grandes reas para o plantio de eucalipto e
pinus pode causar mudanas na origem e na quantidade dos alimentos produzidos em
certas reas, em funo da substituio parcial de culturas agrcolas. Alm disso,
existe a interferncia na estrutura fundiria das regies.
Com a instalao de empresas do setor florestal projeta-se o aumento de
investimentos em infra-estrutura das cidades, normalmente a ser realizado atravs de
parcerias entre o setor pblico e o setor privado, tendo como conseqncia um
15
processo de modernizao das mesmas, facilitando a comunicao com outros
centros e diversificando as atividades do comrcio local.
No que diz respeito qualidade de vida da populao prxima s empresas do
setor florestal verificou-se o aumento na gerao de empregos diretos e indiretos,
dando oportunidade a um grande contingente de pessoas que no tinham perspectiva
de trabalho em regies pobres. As empresas normalmente investem nas equipes de
trabalho e em equipamentos para melhorias ergonmicas.
A ttulo de exemplo, considerando-se as perdas totais em torno de 50% (j
computada a quantidade de resduo que no pode ser aproveitado como combustvel
em termoeltricas ou centrais de gerao trmica), os poderes calorficos do eucalipto
e do pinus e os nmeros apresentados na Tabela 6, pode-se verificar um total de
129,33 milhes de m/ano de resduos, sendo 96,87 milhes de m/ano advindos da
produo de eucalipto e 32,46 milhes de m/ano advindos da produo de pinus.
Estes nmeros equivalem a 14,58 milhes de tep e 169,55 TWh para o eucalipto e
para o pinus estes nmeros so 4,74 milhes de tep e 55,15 TWh para o perodo.
Tabela 7 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso de
resduos de madeira.
Usina Potncia
(kW) Proprietrio Municpio
Ripassa 53.480 100% para Ripasa S/A Celulose e
Papel Limeira SP
Tramontina 1.500 100% para Tramontina Belm S/A. Belm PA
Rigesa 32.500 100% para Rigesa Celulose Papel e
Embalagens Ltda. Trs Barras SC
Forjasul 1.800 100% para Forjasul Encruzilhada
Indstria de Madeiras Ltda.
Encruzilhada do
Sul RS
Sinop 6.000 100% para Vitale Industrial Norte S/A Sinop MT
Miguel Forte 16.000 100% para Miguel Forte Industrial
S.A.
Unio da Vitria
PR
Energia
Madeiras 4.000
100% para Energia Madeira
Industrial e Comercial Ltda. Canoinhas SC
Pizzatto 2.000 100% para Indstrias Pedro N.
Pizzatto Ltda.
General Carneiro
PR
Piratini 10.000 100% para Piratini Energia S/A Piratini RS
16
Usina Potncia
(kW) Proprietrio Municpio
Ecoluz 12.330 100% para Gaia Energia e
Participaes S.A.
Guarapuava
PR
Iatacoatiara 9.000 100% para BK energia Itacoatiara
Ltda. Itacoatiara AM
Pampa 400 100% para Pampa Exportaes Ltda. Belm PA
PIE-RP 27.800 100% para PIE-RP Termoeltrica S/A Ribeiro Preto
SP
Araguassu 1.200 100% para Araguassu leos Vegetais
Indstria e Comercial Ltda.
Porto Alegre do
Norte MT
Gaseifamaz I 27 100% para Biomass Users Network
do Brasil So Paulo SP
Toledo 3.000 100% para Sadia S/A Toledo PR
Lages 28.000 100% para Lages Bioenergtica Ltda. Lages SC
Dois
Vizinhos 1.980 100% para Sadia S/A
Dois Vizinhos
PR
Rohden 3.500 100% para Rohden Artefatos de
Madeira Ltda. Salete SC
Egdio 2.000 100% para Serraria Egdio Ltda. Juruena MT
Battistella 3.150 100% para Battistella Indstria e
Comrcio Ltda.
Rio Negrinho
SC
Terranova I 3.000 100% para Solida Brasil Madeiras
Ltda.
Rio Negrinho
SC
Irani 9.800 100% para Celulose Irani S/A Vargem Bonita
SC
Bragagnolo 1.200 100% para Avelino Bragagnolo S/A
Indstria e Comrcio
Faxinal dos
Guedes SC
Pira 9.000 100% para Centrais Eltricas Salto
Correntes Ltda. Pira do Sul PR
Energy
Green 5.000 100% para E G Brasil Energia Ltda. Carambe PR
Santa Maria 6.400 100% para Santa Maria Companhia
de Papel e Celulose
Guarapuava
PR
17
Usina Potncia
(kW) Proprietrio Municpio
Bio Fuel 4.800 100% para Brasil Bio Fuels S.A. So Joo da
Baliza RR
Berneck 12.000 100% para Berneck S.A., Painis e
Serrados. Araucria PR
Thermoazul 4.700 100% para Thermoazul Usina de
Energia Ltda. Tangar SC
Primavera do
Leste 8.000 100% para Cargill Agrcola S.A.
Primavera do
Leste MT
Comigo 5.000
100% para Cooperativa Agroindustrial
dos Produtores Rurais do Sudoeste
Goiano
Carmo do Rio
verde GO
Natureza
Limpa 1.000
100% para TJMC Empreendimentos
Ltda. Una MG
Laminados
Triunfo 1.500 100% para laminados Triunfo Ltda. Rio Branco AC
Santo
Antnio 60
100% para Cooperativa de
desenvolvimento Sustentvel Santo
Antnio do Rio Ituquiara
Breves PA
Cargill
Uberlndia 25.000 100% para Cargill Agrcola S.A. Uberlndia MG
Ebata 800 100% para Ebata Produtos
Florestais Ltda. Belm - PA
Total: 37 usinas Potncia total: 316.927 kW
Fonte: ANEEL:BIG, 2012 Acesso em 19/01/2012.
Outro derivado da madeira que bastante utilizado como combustvel para a
gerao de energia eltrica o licor negro. O licor negro, tambm conhecido como
lixvia negra, um resduo lquido proveniente do digestor aps o processo de
cozimento da madeira. uma mistura complexa que contm grande nmero de
substncias orgnicas dissolvidas da madeira junto a seus componentes inorgnicos.
Seu poder calorfico inferior da ordem de 2860 Kcal/Kg de licor.
Na indstria de produo de papel a matria prima a polpa da madeira que
obtida atravs de processos mecnicos e qumicos da madeira bruta separando-a em
lignina, celulose e hemicelulose (componentes da madeira). Os processos mecnicos
18
trituram a madeira, separando assim apenas a hemicelulose que uma polpa de
menor qualidade, de fibras curtas e de cor amarelada. O processo qumico na indstria
de papel mais difundido no Brasil o Kraft, onde uma soluo de hidrxido de sdio /
sulfito de sdio, conhecido como licor branco, adicionada para separar a celulose da
matria prima lenhosa, etapa essa conhecida como digesto. Nesta operao, mais da
metade da madeira se solubiliza, saindo junto com os produtos qumicos na forma de
uma lixvia escura, o licor negro.
No Brasil, a produo total de licor negro no ano de 2010 foi de 21.247.000
toneladas, sendo 4.796.000 toneladas (22,6%) aplicadas em transformao (gerao
de energia eltrica). Este quantitativo equivale a 1,37 milhes de tep e 15,95 TWh,
incluindo os empreendimentos cadastrados no BIG conforme a Tabela 8 e os
empreendimentos de menor escala e de autoprodutores.
Tabela 8 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do licor negro
Usina Potncia
(kW) Proprietrio Municpio
Aracruz 210.400 100% para Fibria Celulose S.A. Aracruz ES
Bahia Pulp
(Ex. Bacell) 108.600
100% para Bahia Specialty
Cellulose S.A. Camaari BA
Suzano Mucuri
(Ex. Bahia Sul) 214.000
100% para Suzano Papel e
Celulose S.A. Mucuri BA
Celulose Irani 4.900 100% para Celulose Irani S/A Vargem Bonita
SC
Klabin Otaclio
Costas (Ex.
Igaras)
33.745 100% para Kablin S/A Otaclio Costa
SC
Jari Celulose 55.000 100% para Jari Celulose, Papel e
Embalagens S.A. Almeirim PA
Aracruz
Unidade
Guaba
(Riocell)
47.000 100% para Aracruz Celulose S/A. Guaba RS
Klabin 113.250 100% para Kablin S/A Telmaco Borba-
PR
Cenibra 89.421 100% para Celulose Nipo-
Brasileira S/A Belo Oriente MG
19
Usina Potncia
(kW) Proprietrio Municpio
Nobrecel 3.200 100% para Nobrecel S/A Celulose
e Papel
Pindamonhangaba
SP
Lwarcel (Ex.
Lenis
Paulista)
38.000 100% para Lwarcel Celulose Ltda. Lenis Paulista
SP
Veracel 126.600 100% para Veracel Celulose Ltda. Eunpolis BA
VCP-MS 163.200 100% para Fibria-MS Celulose Sul
Mato-Grossense Ltda. Trs Lagoas - MS
Klabin correia
Pinto (Ex.
Celucat)
37.882 100% para Kablin S/A Correia Pinto SC
Total: 14 usinas Potncia total: 1.245.198 kW
Fonte: ANEEL:BIG, 2012 Acesso em 19/01/2012.
O licor negro de particular interesse devido aos diversos impactos ambientais
que pode causar no controle biolgico nas estaes de tratamento de efluentes e o
potencial impacto em caso de derrames na vida aqutica e nas emisses no processo
de combusto como TRS (Teor de Enxofre Reduzido) e poluentes atmosfricos.
Atualmente as grandes empresas do setor de celulose so monitoradas e
fiscalizadas por rgo ambientais. Diante desse controle so adotados diques de
conteno para os tanques de armazenamento dos produtos que so utilizados no
processo de fabricao como o licor verde, licor branco e tambm o licor negro.
3.2 - Biomassa de origem Agrcola
A biomassa energtica agrcola definida como os produtos e sub-produtos
provenientes das plantaes no florestais, tipicamente originados de colheitas anuais,
cujas culturas so selecionadas segundo as propriedades de teores de amido,
celulose, carboidratos e lipdios, contidos na matria, em funo da rota tecnolgica a
que se destina. As culturas agroenergticas utilizam principalmente rotas tecnolgicas
de transformaes biolgicas e fsico-qumicas, como fermentao, hidrlise e
esterificao, empregadas para a produo de combustveis lquidos, como o etanol, o
biodiesel e leos vegetais diversos. Integram estas culturas a cana de acar, o milho,
o trigo, a beterraba, a soja, o amendoim, o girassol, a mamona e o dend, existindo
20
uma grande variedade de oleaginosas a serem exploradas. Abaixo esto descritas as
biomassas agrcolas com maior destaque no cenrio brasileiro.
3.2.1 - Cana-de-acar
Cana de acar uma gramnea com uma haste fibrosa espessa, crescendo
at 6 metros de altura. As variedades comerciais de cana de acar so hbridos
complexos de vrias espcies dentro do gnero Saccharum. A espcie mais
conhecida Saccharum officinarum.
A planta de cana constituda por quatro partes principais, que so: razes,
talho (fruto agrcola), folhas e flores. O talho constitudo no seu interior por um tecido
esponjoso muito rico em sumo aucarado que pode ser extrado de diversas maneiras.
O contedo calrico da cana-de-acar, considerando todos os seus
componentes (sacarose, fibras, gua e outros) de, aproximadamente, 1060 Kcal/Kg.
Para o bagao de cana o poder calorfico inferior de 2130 Kcal/Kg, considerando o
bagao com 50% de umidade. O poder calorfico inferior das pontas e folhas (palha)
da cana-de-acar de 3105 Kcal/Kg, tambm considerando 50% de umidade.
A cana de acar constituda por fibra e sumo onde o sumo composto por
gua, slidos solveis ou brix. O brix um composto de sacarose mais acares
redutores e sais, sendo estes dois ltimos considerados impurezas. Em outras
palavras a cana de acar, considerando a matria seca a 30%, tem a seguinte
composio: 70% de umidade, 14,7% de fibras, 13% de acares e 2,3% de no-
acares.
Tabela 9 Informaes tcnicas da cultura de cana-de-acar.
Item Dado
Ciclo 5 anos
Nmero mdio de cortes 5 cortes
Produtividade de cana 85 ton/ha
Rendimento de acar 138 Kg/ton
Rendimento de lcool 82 l/ton
Fonte: MAPA, 2010
A cana de acar propagada a partir de cortes ou "gemas" at um metro de
comprimento, plantadas em sulcos. Mudas crescem de brotos sobre essas sees da
haste. No Brasil, cinco ou seis safras podem ser colhidas antes do replantio. "Cana de
21
acar-planta" a nova safra, colhida cerca de um ano aps o plantio (a colheita se d
no incio da estao chuvosa de setembro a novembro), ou mais comumente,
dezoito meses aps o plantio (colheita no perodo de seca julho, agosto). Aps o
corte, uma lavoura brotada cultivada a partir dos novos brotos que crescem nos
tocos das plantas colhidas. Lavouras brotadas so colhidas em intervalos anuais,
principalmente nas estaes secas. A aplicao criteriosa de fertilizante de nitrognio
crucial para altos rendimentos de acar. O excesso incentiva o crescimento da
folha, em vez de armazenar acar. O amadurecimento ocorre naturalmente nos
perodos mais frios de seca. Caso contrrio, este amadurecimento acelerado atravs
de tcnicas de reteno de nitrognio, irrigao e aplicao de um maturador qumico.
Metade de toda a cana de acar colhida manualmente. Antes do corte, os
campos de cana-de-acar podem ser queimados para eliminar as folhas, que tm
bordas afiadas, para espantar cobras, e evitar que sementes de ervas daninhas sejam
devolvidas ao solo. Os talos e razes da cana-de-acar so deixados ilesos. A
queima da cana de acar controversa devido aos efeitos adversos sobre o solo e a
fauna, bem como o perigo de que os incndios fujam do controle, e proibida em
alguns pases.
Figura 5 Cana-de-acar
Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br
Aps a colheita, a cana-de-acar transportada em caminhes, bi-caminhes
e ou at mesmo caminhes de mais de duas balsas at a usina onde ser
processada.
Colheitadeiras que arrancam as folhas e as depositam sobre o campo
apresentam uma alternativa queima. Esta cobertura de palha reduz o impacto da
chuva e ajuda a evitar a eroso do solo. A cana de acar geralmente cultivada em
22
terrenos com declive ou em solos frgeis. Tempestades tropicais causam muita eroso
do solo. A perda da camada superficial do solo reduz a fertilidade e produtividade,
dificulta as operaes onde se abriram sulcos, e o solo erodido bloqueia cursos
d'gua. Os escoamentos associados de pesticidas e nutrientes podem tambm reduzir
a biodiversidade e provocam eutrofizao (excesso de nutrientes que provocam
aumento excessivo de algas) em lagos e rios.
Por se tratar de uma cultura densa e espessa, a cana promove uma
conservao eficaz do solo. A palha de cana, que contribui para a melhoria da
quantidade de matria orgnica no solo, mesmo depois de colhida, protege o solo da
eroso. Outro benefcio da palha de cana no campo a reduo de energia luminosa
sobre o solo, reduzindo-se assim o processo de fotossntese e a germinao de
algumas plantas daninhas presentes no banco de sementes do solo.
Contudo existem alguns impactos que interferem negativamente no ambiente
tais como:
- a reduo da biodiversidade, causada pelo desmatamento e pela implantao de
monocultura;
- contaminao das guas superficiais e subterrneas e tambm do solo, por meio de
prtica excessiva de adubao qumica, corretivos minerais e aplicao de herbicidas
e defensivos agrcolas;
- compactao do solo, pelo trfego de mquinas pesadas durante o plantio, tratos
culturais e colheita;
- assoreamento de corpos dgua devido eroso do solo em reas de reforma;
- emisso de fuligem e gases de efeito estufa na queima ao ar livre de palha durante o
perodo da colheita;
- danos a flora e a fauna, causados por incndios descontrolados;
- consumo intenso de leo diesel nas etapas de plantio, colheita e transporte.
Nas usinas de processamento a cana-de-acar pode ser utilizada para a
fabricao de acar ou de lcool.
Na produo de acar ocorrem as etapas de evaporao (concentrao),
cozimento, centrifugao e secagem. Do processo gerado o mel pobre ou de
primeira, esse ltimo ainda contm acar e deve retornar para etapa de cozimento e
posterior centrifugao visando assim maximizar a produo de acar. Com os
avanos na produo de lcool, comum a prtica de extrao do acar de segunda
e o direcionamento do mel pobre para a produo de lcool, na etapa de fermentao,
juntamente com uma parte do xarope produzido na evaporao.
J na produo especfica de lcool so adicionadas leveduras ao caldo misto,
proveniente da extrao do mel residual ou do xarope, gerados na fabricao do
23
acar. Esta mistura, conhecida como mosto, armazenada em dornas, para fins de
fermentao. Nesta etapa o processo enzimtico produz gs carbnico, calor e vinho.
Em seguida ocorre a destilao que a separao dos diferentes constituintes do
vinho, objetivando a recuperao do etanol presente na soluo. Desta destilao
realizada em colunas, obtm-se a produo do lcool anidro ou hidratado, gerando,
como resduos, vinhaa que tambm conhecida como vinhoto ou garapo (resduo
pastoso e malcheiroso que sobra aps a destilao fracionada do caldo de cana-de-
acar).
No ano de 2010 a produo brasileira de lcool anidro foi de 8.037X10m e a
de lcool hidratado alcanou 19.926X10m (BEN, 2011).
Aps a produo de acar e lcool os resduos de bagao de cana podem ser
utilizados para gerao de energia trmica e eltrica.
No Brasil a produo total de bagao de cana no ano de 2010 foi de
160.333.000 toneladas, sendo 12.752.000 toneladas (7,9%) aplicadas em
transformao (gerao de energia eltrica) e 61.843.000 toneladas (38,6%) no setor
energtico (energia consumida nos centros de transformao e/ou processos de
extrao e transporte interno). A parte da produo destinada a gerao de energia
eltrica corresponde a 2,72 milhes de tep e 31,59 TWh.
Com relao a energia trmica, a gerao de vapor realizada em caldeiras
aquatubulares, que utilizam o bagao de cana como combustvel. O vapor gerado
aciona turbinas e moendas, supre a demanda trmica do processo industrial e gera
energia eltrica, estabelecendo assim o ciclo de co-gerao. A energia eltrica
gerada atravs da injeo de parte do vapor produzido em turbinas especficas e pode
ser utilizada para auto-suficincia ou abastecimento parcial de energia eltrica do
complexo industrial. Em caso de produo excedente de energia eltrica, a mesma
pode ser comercializada para o sistema pblico e disponibilizada ao Sistema
Interligado Nacional (SIN).
A cultura de cana-de-acar apresenta dois impactos sociais marcantes:
condies de mo-de-obra e a concentrao de terras.
Grande parte da mo-de-obra utilizada no plantio de cana-de-acar
contratada via intermedirios, popularmente conhecidos como gatos que buscam
trabalhadores principalmente no nordeste. Estes trabalhadores so levados a
alojamentos localizados na periferia de pequenas cidades prximas a plantao com
precrias condies de higiene e salubridade. Outros trabalhadores desta cultura so
antigos lavradores de pequenas propriedades que migram para as cidades e se
deparam com a falta de oferta de trabalho, acabando assim se sujeitando a servios
espordicos nos novos canaviais.
24
O transporte dirio dos trabalhadores dos alojamentos at os canaviais e vice-
versa realizado por meio de nibus ou at mesmo caminhes antigos e inseguros.
Em resumo, fato que freqentemente os trabalhadores rurais da cultura de
cana-de-acar so submetidos a condies desumanas.
J no que se refere a concentrao de terras, verifica-se que, em determinadas
regies do pas, ocorre a eliminao de pastagens e da pecuria bovina em virtude da
implantao de novos canaviais. Este fato aumenta a concentrao de terras sob
domnio de grupos restritos e causa a diminuio do nmero das pequenas
propriedades agrcolas.
A relao dos empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso
da biomassa de bagao de cana-de-acar encontra-se na Tabela B.1 do APNDICE
B.
3.2.2 Arroz
O arroz uma gramnea anual que tipicamente cresce at 1 1,8 metros de
altura. A principal espcie de arroz cultivada a oryza sativa, uma das 23 espcies do
gnero. As plantas desde gnero so tolerantes a condies desrticas, quentes,
midas, alagadas, secas e frias, e crescem em solos salinos, alcalinos e cidos.
A palha de arroz (0,38 tonelada para cada tonelada de arroz colhido) definida
como o resduo que permanece no campo aps a etapa de colheita. J a casca de
arroz (22% do peso total do arroz com casca) o resduo gerado aps o
processamento industrial do arroz bruto, ilustrada na Figura 6.
O poder calorfico inferior da palha e da casca so, respectivamente de 3821
Kcal/Kg e 3200 Kcal/Kg.
A cultura do arroz muito exigente em relao a umidade do solo, contudo
pode ser desenvolvida sob diversas condies climticas. Para que a plantao seja
bem sucedida dois fatores so de suma importncia: gua em abundncia para que
seja mantida a temperatura ambiente dentro da faixa adequada e, nos sistemas
tradicionais, mo-de-obra intensiva.
Em torno de 15% das cascas de arroz residuais do processo industrial so
utilizadas na fase de secagem do prprio processo, sendo que os outros 85%, assim
como os resduos de palha de arroz gerados no plantio, no possuem outro tipo de
reaproveitamento.
25
A casca de arroz possui baixa densidade e grande volume, caractersticas que
dificultam e aumentam o custo de seu transporte. Este fato implica diretamente na
destinao adequada destes resduos.
Figura 6 Casca de arroz
Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br
No que se refere ao processo produtivo, devido a grande quantidade de gua
necessria para a irrigao, a produo de arroz pode causar impactos ambientais aos
recursos hdricos das proximidades da plantao. Uma alternativa para evitar este tipo
de problema a captao de gua das chuvas para a irrigao, visando preservar os
recursos hdricos citados.
No que tange a gerao de resduos provenientes da produo de arroz, pode-
se listar os seguintes: casca, p, cinza, quirela e farelo, palha, impurezas e outros.
Dentre os citados destaca-se a casca e a palha que podem ser utilizados na gerao
de energia eltrica.
A casca de arroz representa 22% do peso do gro. Este resduo classificado
como resduo slido conforme definio da NBR 10004 e de classe II (resduos no
perigosos e no inertes), segundo a resoluo nmero 23 do CONAMA, sendo assim
a casca de arroz, apesar de no ser considerado um resduo perigoso, necessita de
um tratamento apropriado para que no resulte em impactos negativos para o meio
ambiente.
A destinao inadequada da casca de arroz pode gerar grandes passivos
ambientais. Grande parte dos descartes inadequados se deve logstica de transporte
da casca de arroz que, por possuir baixa densidade, gera grande volume e acarreta na
elevao da dificuldade e dos custos de transporte.
Como exemplo de destinao inadequada pode-se citar o depsito das cascas
de arroz diretamente no solo, em terrenos a cu aberto, pois com esse tipo de
26
descarte a casca leva aproximadamente cinco anos para se decompor e exala um
elevado volume de metano (CH4) que um gs causador do efeito estufa. Outra forma
de descarte comum o lanamento da casca de arroz em rios, ocasionando passivos
ambientais s unidades beneficiadoras de arroz, gerando multas dos respectivos
rgos fiscalizadores e altos gastos com o tratamento do ambiente degradado.
Outra utilizao da casca de arroz servir como adubo nas lavouras de arroz,
contudo, com este uso, a mesma tambm se decompe e gera gs metano, sendo
inclusive no muito vantajoso para o produtor, j que no possui muitos nutrientes. A
utilizao da casca de arroz como fonte energtica a que causa menor impacto ao
meio ambiente, tendo em vista que, desta forma, h uma reduo da emisso de gs
metano para a atmosfera e a reduo do uso de energia gerada por fontes no
renovveis.
O Brasil o nono maior produtor mundial de arroz e na safra 2009/2010 colheu
11,26 milhes de toneladas (MAPA, 2012). Sabe-se que a casca de arroz corresponde
a 22% do peso do gro gerando 2,48 milhes de toneladas deste resduo. Estima-se
que 15% do total de casca de arroz sejam destinados a secagem do arroz e mais 15%
no possam ser aproveitados por ter sua origem em pequenas indstrias dispersas, o
que inviabiliza sua utilizao. Com isso projeta-se uma quantidade de 1,74 milhes de
toneladas de casca de arroz que possam ser reutilizveis. A partir do poder calorfico
de 3200 Kcal/Kg este nmero equivale a 0,55 milhes de tep e 6,46 TWh.
Para cada tonelada de arroz colhido so geradas 0,38 toneladas de palha de
arroz. Considerando-se a produo da safra 2009/2010 tem-se uma produo de 4,3
milhes de toneladas deste resduo. Para o poder calorfico de 3821 Kcal/Kg tem-se o
equivalente a 1,6 milhes de tep e 19,01 TWh.
Tabela 10 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da
biomassa de casca de arroz.
Usina Potncia
(kW) Proprietrio Municpio
Itaqui 4.200 100% para Camil Alimentos S/A Itaqui RS
Urbano So
Gabriel 2.200
100% para Urbano Agroindustrial
Ltda. So Gabriel RS
GEEA
Alegrete 5.000
100% para Geradora de Energia
Eltrica Alegrete Ltda. Alegrete RS
So Borja 12.500 100% para So Borja Bioenergtica
S/A So Borja RS
27
Usina Potncia
(kW) Proprietrio Municpio
Rical 2.288 100% para Sociedade Assistencial
Bandeirantes. Vilhena RO
Camil
Alimentos
Camaqu
4.000 100% para Camil Alimentos S.A. Itaqui RS
Urbano
Sinop 1.200
100% para Urbano Agroindustrial
Ltda. Sinop MT
Kiarroz 1.200 100% para Indstria e Comrcio de
Arroz Fumacense Ltda.
Morro da
Fumaa - SC
Total: 8 usinas Potncia total: 32.608 kW
Fonte: ANEEL:BIG, 2012 Acesso em 19/01/2012.
3.2.3 - Capim elefante
O capim elefante uma gramnea perene com altura entre trs e cinco metros.
Foi trazida da frica para servir de pastagem e utilizada principalmente na criao de
gado de corte e leiteiro. Suas principais caractersticas so: possui crescimento rpido,
tolera solos pobres de nutrientes e gera uma quantidade maior de biomassa por rea.
Seu poder calorfico inferior de 3441 Kcal/Kg (25% de gua).
O capim-elefante pode ser colhido seis meses aps o seu plantio e permite de
dois a quatro colheitas por ano, o que possibilita fornecimento de biomassa durante
todo o ano. O potencial energtico do capim-elefante pode ser descrito com a relao
de 45 toneladas/ha/ano de biomassa seca (MAZZARELLA, IPT) que podem virar
energia. Alm disso, a cultura do capim-elefante altamente eficiente na fixao de
CO2 atmosfrico durante o processo de fotossntese para a produo da biomassa
vegetal, contribuindo para a reduo do efeito estufa.
A transformao do capim-elefante em energia consiste em sua colheita
mecanizada e posterior secagem. Em uma prxima etapa, o mesmo segue atravs de
uma esteira para uma mquina onde as folhas so picadas em pequenos pedaos e
onde retirado o restante da umidade. Em seguida, estes pedaos so depositados
em uma caldeira em que sero queimados e transformados em energia trmica.
O transporte do capim-elefante ainda um dos pontos negativos de sua
utilizao como biomassa, pois sem passar pelo processo de secagem, o mesmo no
28
pode ser amontoado, pois corre risco de apodrecer e, aps o processo de secagem, o
volume do capim-elefante seco grande.
Alm do uso como fonte de energia eltrica, o capim-elefante pode ser
transformado em carvo vegetal atravs do processo de pirlise e tambm pode ser
utilizado na produo de lcool atravs do processo de gaseificao e hidrlise da
biomassa.
O interesse energtico do uso desta gramnea como biomassa recente,
sendo verificado nos ltimos 10 anos. Por este motivo este uso ainda est sendo
pesquisado e desenvolvido, passando por fases de avaliao da produo,
produtividade e viabilidade econmica.
Uma das vantagens do uso do capim-elefante a maior produtividade de
massa seca, em mdia 45 toneladas/ha/ano. Para o poder calorfico desta biomassa e
supondo uma rea plantada de 4500ha, para fins ilustrativos, tem-se uma produo
anual de 202500 toneladas que equivalem a 69,7 mil tep e 0,81 TWh.
Tabela 11 Empreendimentos produtores de energia eltrica a partir do uso da
biomassa de capim elefante.
Usina Potncia
(kW) Proprietrio Municpio
Syku I 30.000 100% para Syku Gerao de
Energia Ltda.
So Desidrio
BA
Flrida Clean
Power do
Amap
1.700 100% para Flrida Clean Power do
Amap Ltda. Macap - AP
Total: 2 usinas Potncia total: 31.700 kW
Fonte: ANEEL:BIG, 2012 Acesso em 19/01/2012.
3.2.4 Milho
O milho uma gramnea anual originria da Amrica Central. Possui
tipicamente de dois a trs metros de altura e no possui sabugo no topo da haste. O
milho possui flores masculinas e femininas separadas, em que as flores masculinas
emergem como a franja no topo da haste depois que todas as folhas se formaram. J
as flores femininas se encontram na base das folhas, no meio da haste. Aps a
polinizao, o grupo de flores femininas forma as espigas.
29
Como impactos ambientais do cultivo do milho podem ser citados o uso
intensivo de agroqumicos causando o surgimento de resistncia em ervas daninhas,
assim como de pragas e doenas, uso excessivo de gua para irrigao, eroso do
solo e degradao do mesmo, contaminao da gua por escoamento e lixiviao de
agroqumicos, perda de habitats e efeitos sobre a biodiversidade e a disseminao de
plen de lavouras geneticamente modificadas.
No processo de colheita do milho a utilizao de mquinas fundamental e
aplicado praticamente totalidade da produo. O milho colhido e a prpria mquina
faz o beneficiamento do gro, retirando o caule, folhas, palha e sabugo, tendo como
resultado o gro de milho limpo. Os gros so depositados na prpria mquina e os
resduos so despejados na lavoura, pela parte de trs da mquina. Essa uma
grande desvantagem, pois todos os resduos do milho, chamados de palhada, ficam
distribudos por toda a rea plantada, dispersos no ambiente. Este fato ocorre em toda
produo a granel de milho no Brasil, o que praticamente inviabiliza a utilizao da
palhada na gerao de energia eltrica devido aos altos custos para juntar e
transportar estes resduos. O poder calorfico da palhada de milho de 4227 Kcal/Kg.
Uma exceo a este fato a produo de milho em espiga, destinada a
indstrias de processamento de milho verde. Neste cenrio, a mquina utilizada na
colheita beneficia somente a espiga do milho fechada, com palha e sabugo,
descartando na lavoura o caule, talos e folhas. A retirada da palha e do sabugo
realizada na fbrica que produz o milho em conserva (enlatado) e, sendo assim, estes
dois resduos podem ser utilizados como biomassa em uma central termeltrica da
prpria fbrica.
Apesar das indstrias de processamento de milho verde existentes, atualmente
no existem empreendimentos cadastrados na ANEEL que utilizem os resduos da
produo de milho como biomassa para a produo de energia eltrica. Como
alternativa para transformar os resduos de milho de biomassa descartada para
biomassa energtica, alguns pases da Europa j utilizam um tipo especfico de
colheitadeiras que beneficiam o gro e descartam os resduos em montes, carreiras ou
os armazenam temporariamente em depsitos localizados na prpria mquina. Esta
metodologia poderia ser estudada e aplicada s plantaes nacionais de forma a
aproveitar o grande volume de resduos gerados para a gerao de energia eltrica.
Na safra 2009/2010 foram produzidas no Brasil 53,2 milhes de toneladas de
milho (MAPA, 2012). Para cada tonelada de milho produzida so geradas
aproximadamente 2,3 toneladas de palhada de milho (15% de umidade). A partir
dessa relao estima-se a produo de 122,36 milhes de toneladas de palhada. Com
um fator de aproveitamento de 40% tem-se 48,94 milhes de toneladas de resduos.
30
Associando-se esta quantidade ao poder calorfico desta biomassa tem-se a
equivalncia de 20,69 milhes de tep e 240,61 TWh que poderiam ser aproveitados.
3.2.5 Soja
A soja um gro rico em protenas e pertence a famlia fabaceae (leguminosa),
assim como o feijo, a lentilha e a ervilha. O poder calorfico da palha de soja de
3487 Kcal/Kg.
Na produo de soja as exigncias trmicas e hdricas so altas, destacando-
se as fases mais crticas que so a florao e a do enchimento dos gros. Apesar
destes fatos, a soja suporta bem a escassez de gua na fase vegetativa e, no estgio
de maturao e colheita, tolera excesso de umidade.
Tabela 12 Informaes tcnicas da cultura de soja.
Item Dado
Ciclo 105 a 135 dias
Teor de leo no gro 20%
Teor de farelo 72% a 79%
Produtividade mdia (gro) 2800 Kg/ha
Rendimento em leo 560 Kg/ha
Fonte: MAPA e SPAE, 2010
O processamento dos gros de soja no gera resduo e, sendo assim, todos os
resduos da cultura de soja so provenientes do processo de colheita, ou seja, os
gros so colhidos e a palha (folhas, caule, talos e cascas) retirada e descartada na
lavoura. Assim como na cultura do milho, esta caracterstica torna sua utilizao muito
custosa devido aos gastos com o recolhimento, compactao e transporte dos
resduos. Ainda em comparao com a cultura do milho, o aproveitamento dos
resduos do plantio de soja ainda possui outra desvantagem, j que apresentam
efeitos positivos no solo da lavoura.
Apesar do pouco aproveitamento dos resduos de soja na gerao de energia
eltrica no Brasil, a soja j bastante aproveitada como fonte de energia na forma de
biocombustvel atravs dos processos de transesterificao e craqueamento. Em
comparao com outras culturas tambm utilizadas como matria prima para a
gerao de biocombustveis a soja possui uma baixa porcentagem de leo, entretanto
31
suas vantagens so possibilitar a produo em escala e maior qualidade do leo
extrado.
No Brasil os gros da soja so utilizados para muitos fins, contudo, a maior
importncia ainda para a produo de grandes volumes de farelo para raes de
animais e de leo para alimentao humana. Grande parte da soja produzida no pas
se destina a atender o mercado externo.
A soja apresentou um crescimento bastante expressivo no Brasil na segunda
metade do sculo XX, entretanto este crescimento transcorreu com a modernizao
do processo produtivo, mas mantendo-se a estrutura agrria vigente, ou seja, os
latifndios e a produo patronal. Devido a este fato, tal expanso excluiu produtores
familiares, concentrou a posse das terras e aumentou o tamanho das propriedades
agrcolas.
Com a supresso da cultura de subsistncia, a populao rural foi em busca de
vagas assalariadas tanto no campo como na cidade e, como tal busca nem sempre
era bem sucedida, houve conseqncias tpicas como gerao de conflitos, aumento
da violncia e crescimento urbano de maneira descontrolada, gerando desemprego,
subemprego e misria nas cidades.
Outro fator marcante na transformao da cultura de soja foi a desvalorizao
do conhecimento do produtor rural em virtude dos avanos tcnico-cientficos que
mecanizou e aumentou a produo.
A soja uma monocultura e como tal foi viabilizada atravs das pesquisas e
avanos nas reas de qumica, gentica e mecnica. Contudo, tais tecnologias
advindas destes avanos provocam diversos impactos ambientais como, por exemplo:
compactao e impermeabilizao dos solos pelo uso intensivo de mquinas
agrcolas, eroso, contaminao por agrotxico nas guas, alimentos e animais,
impactos negativos provenientes da retirada da vegetao nativa de reas contnuas
extensas, assoreamento de rios e reservatrios, aparecimento de novas pragas e/ou
aumento das j conhecidas e risco sobrevivncia de espcies vegetais e animais
com a perda de habitat natural devido a expanso agrcola.
Como outros tipos de cultura, o plantio de soja tambm pode causar diminuio
dos recursos hdricos devido a gua necessria para irrigao.
Existem algumas prticas utilizadas visando minimizar os danos causados pela
sojicultura no ambiente, tais como: utilizao de um sistema de plantio adequado,
prtica da rotao de culturas e mtodos de irrigao adequados visando a
minimizao do desperdcio de gua.
Pelos mesmos motivos apresentados no texto referente a cultura do milho,
atualmente no existem empreendimentos cadastrados na ANEEL que utilizam os
32
resduos da produo de soja como biomassa para a produo de energia eltrica.
Ainda um potencial a ser estudado e, caso haja viabilidade tcnica e econmica,
explorado.
Na safra 2009/2010 foram produzidas no Brasil 68,7 milhes de toneladas de
soja (CONAB, 2012). Para cada tonelada de soja produzida so geradas
aproximadamente 2,5 toneladas de palha de soja (15% de umidade), a partir dessa
relao estima-se a produo de 171,75 milhes de toneladas de palha. Com um fator
de aproveitamento de 40% tem-se 68,70 milhes de toneladas de resduos.
Associando esta quantidade ao poder calorfico desta biomassa tem-se a equivalncia
de 23,96 milhes de tep e 278,61 TWh que poderiam ser aproveitados.
3.3 - Biomassa oriunda de rejeitos urbanos e industriais
A biomassa contida em resduos slidos e lquidos urbanos tm origens
diversas, e se encontra no lixo e no esgoto. O lixo urbano uma mistura heterognea
de metais, plsticos, vidro, resduos celulsicos e vegetais, e matria orgnica. As
rotas tecnolgicas de seu aproveitamento energtico so: a combusto direta, a
gaseificao, pela via termoqumica, aps a separao dos materiais reciclveis, e a
digesto anaerbica, na produo de biogs, pela via biolgica. O esgoto urbano
possui matria orgnica residual diluda, cujo tratamento uma imposio sanitria,
que atravs da rota tecnolgica de digesto anaerbica encontra aplicao energtica.
Tambm se enquadram nesta categoria os subprodutos das atividades
agroindustriais e da produo animal: uma expressiva quantidade de subprodutos
resultantes das atividades agroindustriais e da produo animal tratada como
resduo, porm possui potencial energtico importante, que varia segundo a rota
tecnolgica empregada, que pode variar desde a transformao termoqumica, com
combusto direta, pirlise ou gaseificao, passando pelas transformaes biolgicas
e fsico-qumicas, incluindo a digesto anaerbica.
3.3.1 - Rejeitos urbanos slidos e lquidos
Os rejeitos urbanos lquidos consistem nos efluentes lquidos de origem
domstica e residencial. J os rejeitos slidos podem ser definidos como uma mistura
heterognea de materiais descartados pelos setores comerciais e residenciais, tais
como: plsticos, metais, vidros, madeiras, papis e matria orgnica, cuja combinao
vulgarmente chamada de lixo.
33
Os efluentes lquidos so descartados nas redes de esgoto e de l seguem
para as estaes de tratamento. Aps o tratamento nestas estaes, uma massa
orgnica produzida, vulgarmente chamada de lodo. O lodo proveniente de estaes
de tratamento de esgoto est sendo alvo de estudos e pesquisas, visando seu
aproveitamento na gerao de energia eltrica atravs da rota tecnolgica de digesto
anaerbica.
O despejo dos efluentes lquidos sem tratamento diretamente no mar, em rios,
em crregos e em lagoas, causa a poluio destes recursos naturais.
Com relao aos rejeitos slidos urbanos existem trs rotas tecnolgicas mais
aceitveis pra o processamento desta biomassa, a biodigesto anaerbica a que
apresenta mais vantagens, pois alm de um processo com maior rendimento
energtico, possui considervel capacidade de despoluir, permite valorizar um produto
energtico (biogs) e ainda obter um fertilizante, cuja disponibilidade contribui com a
rpida amortizao dos custos da tecnologia instalada.
O biodigestor uma estrutura projetada e construda de modo a produzir a
situao mais favorvel possvel para que a degradao da biomassa seja realizada
sem contado com o ar. Este fato proporciona condies ideais para que certos tipos
especializados de bactrias, altamente vorazes em se tratando de materiais orgnicos,
passem a predominar no meio e, com isso, provocar a degradao de forma acelerada
(Itaipu Binacional / FAO, 2009).
O biogs gerado a partir dos rejeitos slidos possui a seguinte composio:
metano (CH4): 60% a 70%, gs Carbnico (CO2): 30% a 40% e traos de nitrognio
(N2), hidrognio (H2) e gs sulfdrico (H2S).
Figura 7 Fases da produo de biogs.
Fonte: Bley Jr., 2008
34
O poder calorfico do biogs est diretamente relacionado com a quantidade de
metano existente na mistura gasosa e varia de 5000 a 7000 Kcal/m. Se submetido a
processo de purificao, pode gerar um valor de at 12000 Kcal/m. O metano um
gs incolor e altamente combustvel, no produz fuligem e seu ndice de poluio
atmosfrico inferior ao do butano, presente no gs de cozinha.
Tabela 13 Equivalncia entre o biogs e outros combustveis.
Combustvel Equivalente a 1 m de biogs
Gasolina 0,613 litros
leo Diesel 0,553 litros
GLP 0,454 Kg
Lenha 1,536 Kg
lcool Hidratado 0,790 litros
Eletricidade 1,428 kWh
Fonte: Ministrio de Minas e Energia: Empresa de Pesquisas Energticas - Plano
Nacional de Energia 2030 - Braslia: MME:EPE, 2007
No Brasil, o lixo comumente coletado por empresas contratadas para prestar
tal servio e transportado para grandes reas abertas onde despejado, reas estas
conhecidas como lixes. Em determinados intervalos de tempo estes resduos so
revolvidos e cobertos por camadas de terra. Contudo, na grande maioria das vezes,
estas reas recebem o lixo descartado por residncias e comrcios sem quaisquer
tipos de pr-seleo destes materiais. Estes rejeitos, quando acumulados em rea
aberto durante algum tempo, se tornam um grave problema ambiental, trazendo mau
cheiro, doenas e dando origem a um liquido altamente txico, o chorume.
O chorume um lquido poluente de cor escura e com forte odor desagradvel,
originado de processos biolgicos, qumicos e fsicos da decomposi