Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

PEA-5765Tópicos Avançados em Sistemas Energéticos para um Desenvolvimento Limpo

Tema 5 Estudo sobre origem e conceito de biomassa. Histórico da

utilização de biomassa na Região Administrativa de Araçatuba.

Aluno: Érico Luís de San Vicente.

Biomassa - DEFINIÇÃO

BIOMASSA: BIO = VIDA; MASSA = MATÉRIA.

Uma das definições encontradas na internet:

“A biomassa é toda a matéria orgânica produzida e acumulada em um ecossistema.”

É uma fonte de energia renovável, quando utilizada adequadamente.

Biomassa - Histórico

Desde sua origem o homem se utiliza da biomassa:

• Há 1.000.000 de anos (homem primitivo): energia = alimentos;• Há 100 000 anos (homem caçador) – primeiras necessidades:

madeira para as fogueiras (cozinhar alimentos, aquecimento e proteção);

No decorrer da história, o homem passou a necessitar cada vez mais de energia para atender aos seus desejos e encontrou inúmeras formas de obtê-la, todavia, embora venha sendo substituída pelos combustíveis fósseis, desde o século XVI, a biomassa continua sendo de fundamental importância.

Biomassa - Histórico

Por muito tempo o álcool foi utilizado na produção de calor;

1832 – Usado no preparo de gás de iluminação (1832);Final do século XIX:Desenvolvimento do motor de combustão interna: álcool

X derivados de petróleo;Alemanha – Primeiras experiências de misturas de

álcool e gasolina;Início do Século XX:

Brasil – primeiros testes de aplicação do álcool para fins combustíveis e industriais. (Escola Politécnica).

Biomassa - Histórico

Após a I Guerra Mundial (década de 20):Abastecimento de petróleo é comprometido, resultado:Espanha – álcool de vinho;Alemanha – álcool de batata;EEUU – experiências com o “alcogás” (álcool etílico + benzol + toluol +

gasolina + éter);

Brasil – Experiências e ensaios de laboratório e de campo com diversas misturas de combustíveis (no eixo Rio-São Paulo e no Nordeste):

Álcool + éter + gasolina (ou querosene)1931 – Decreto nº. 19.717 – mistura obrigatória de 5 % de álcool à

gasolina. Diversos ensaios variando-se a porcentagem da mistura, tipos de mistura,

avaliação de motores (potência, rendimento e corrosão) foram efetuados nesse período.

Biomassa - Histórico

II Guerra Mundial:O álcool passa a ser utilizado amplamente no Nordeste.1948 – Decreto Lei nº. 25174-A (03/07/1948) –

incentivos à fabricação de álcool destinado para fins carburantes (precursor do PROÁLCOOL)

Décadas de 50 e 60:Normalização no abastecimento mundial de petróleo.O álcool combustível é praticamente esquecido, sendo

que, no Brasil é utilizado apenas para fins industriais e farmacêuticos.

Biomassa - Histórico

Década de 70 – As Duas Crises do Petróleo:O preço do petróleo no mercado internacional dispara.Mundo – retorno às pesquisas de combustíveis

substitutos ao petróleo: energia nuclear, solar, eólica

Brasil – o álcool volta a ganhar destaque como combustível, sendo que em 16/11/1975 é decretado o Programa Nacional do Álcool (PROÁLCOOL), com fartos subsídios governamentais.

1979 – FIAT 147 – Primeiro carro a álcool produzido em série.

Biomassa - Histórico

O PROÁLCOOL se sustenta somente pelos incentivos estatais e não pela lei de mercado, com isso os usineiros lucram.

1989 – Fim do PROÁLCOOL + alta do preço do açúcar = colapso no abastecimento interno. Os carros a álcool “desaparecem” do mercado.

Década de 90Mundo – Preço do petróleo se mantém estável.As discussões sobre os impactos das atividades humanas no

planeta tornam-se cada vez mais freqüentes culminando em 1997 no Protocolo de Kyoto.

Brasil:1994 – A Bosch apresenta a tecnologia flex num Omega.

Biomassa - Histórico

Século XXI:Mundo:O protocolo de Kyoto é ratificado (mesmo com a ausência dos EEUU)É criado o mercado de créditos de carbono.Desastres naturais de grande proporções e impactos(chuvas torrenciais, secas

intensas, furações, tufões, degelos) alarmam a opinião pública mundial.Os preços do petróleo voltam a disparar.Os países desenvolvidos buscam novas fontes energéticas e a biomassa ganha

enorme destaque .

Brasil:2003 – A VW lança o Gol Flex Power no mercado (primeiro veículo comercial

bicombustível);2003/2004 – Em São Paulo é inaugurado uma usina termelétrica no Aterro

Bandeirantes, aproveitando o metano da decomposição do lixo doméstico.2006 – 76% da frota de carros novos são bicombustíveis.2006 – O álcool brasileiro é considerado como combustível potencialmente global.

Biomassa: Matérias-primas para a obtenção de energia

• lenha• carvão vegetal• cana-de-açúcar• beterraba• milho• batata• resíduos animais, agrícolas e domésticos,

entre outros.

A tecnologia do uso da biomassa

• Gaseificação da biomassa (para termelétricas);Realizado com alta Temperatura, pressão, com vapor e pouco oxigênio.O gás resultante é uma mistura de CO, H2, CH4, CO2 e N2 (estes dois

últimos constituem até 50 % do produto final).Esse gás possui baixo poder calorífico (900 kcal/m³) se comparado com o

Gás Natural (9.000 kcal/m³).

• Esterificação (produção de Biodiesel);

• Combustão direta;É o tipo de utilização mais prática, porém, pouco eficiente (alta umidade e

baixa densidade de matéria).Ocorre em fogões (na cocção de alimentos), auto-fornos (metalurgia),

caldeiras (geração de vapor) e motores.

A tecnologia do uso da biomassa

• Digestão anaeróbia:Biomassa + umidade + temperatura de 35 °C (mínimo) na ausência de ar

= biogás.Composição: 60 % CH4 e 40 % CO2.Poder calorífico: 5.500 kcal/m³.

• Fermentação;

PESQUISAS EM ANDAMENTO:• Fabricar etanol a partir da celulose (qualquer subproduto vegetal se

tornaria uma fonte potencial);• Busca por melhorias genéticas para permitir a expansão das lavouras

para outras regiões com clima e solo diferentes;• Estudos para aproveitar a biomassa característica da localidade.

Biomassa – Vantagens e Desvantagens

VANTAGENS• Balanço “zero” de emissões

(não emite NOX e nem SOX e o CO2 emitido na queima é absorvido na fotossíntese).

• Grande importância na matriz energética dos países em desenvolvimento, contudo, vem ganhando espaço nos países desenvolvidos, principalmente após os últimos aumentos no valor do petróleo e as comprovadas alterações climáticas globais devido ao largo uso de seus derivados

DESVANTAGENS• A monocultura (sem os devidos

cuidados) pode causar impactos quanto à fertilidade dos solos, no uso da água, no uso de agrotóxicos e à biodiversidade.

• A coleta e o transporte requerem o uso de veículos e de infra-estrutura que causam emissões para a atmosfera

• A concorrência com a produção de alimentos, exemplo nacional: açúcar x álcool.

• Baixa eficiência de queima (18-26 %)

Colheita da biomassa (cana-de-açúcar):

Transporte de Biomassa (cana-de-açúcar):

Biomassa no Mundo

Característica do uso da biomassa como fonte energética pelo mundo (fonte: WEC 1994):

Consumo mundial 11 %

Países em desenvolvimento 35 %

Índia 41 %

Países mais pobres 90 %

Biomassa no Mundo

Produção anual global de matéria orgânica: 4.500 EJ;

Quantidade teórica que pode ser utilizada: 2.900 EJ, destes 270EJ podem ser colocados em âmbito sustentável;

Fonte: HALL & ROSILLO-Cale, 1998.

Biomassa no Mundo: As maiores empresas

Biomassa no Brasil

Balanço Energético Nacional 2004 do Ministério de Minas e Energia):Petróleo e derivados: 42,0 % da matriz.Biomassa: 29,5 %.

Maior potencial de aplicação: Geração termelétrica para cogeração industrial utilizando resíduos do processo: lenha, casca de arroz e restos de madeira. Empecilho: são aproveitamentos pequenos .

O uso mais importante da biomassa no Brasil: álcool combustível para transporte.Empecilhos: lobbies econômicos (álcool X açúcar), Décadas de 70 e 80 subsídios do governo brasileiro (PROÁLCOOL).Atualmente as usinas de álcool brasileiras estão no epicentro da revolução energética mundial;

Biomassa no Brasil

Biomassa no Brasil

Biomassa no Brasil

Biomassa no Brasil: A vantagem brasileira

Produtor Custo Matéria-prima

Brasil 0,20 Cana-de-açúcar

Tailândia 0,29 Cana-de-açúcar

Austrália 0,32 Cana-de-açúcar

EEUU 0,47 Milho

U.E. 0,97 Cereais

O Brasil tem o menor custo de produção de álcool entre os principais competidores do mercado internacional (em dólar por litro)

Região Administrativa de AraçatubaTerminal Hidroviário de Araçatuba

Hidrovia Tietê-ParanáBase Estratégica para o Mercosul

Ferrovia Novoeste

Gasoduto Brasil-Bolívia(Castilho – Avanhandava)

Pólo Gerador de Energia Hidrelétrica:Jupiá, Ilha Solteira e Três Irmãos

Pólo Calçadista

Economia Regional:Comercialização de Bovinos

Cana de Acúçar

Indústrias Moageiras

Produção de Barcaças

Produção Sucroalcooleira

AlcoolAzul

DestivaleCulturas:

Café, Milho, Arroz,

Soja, Feijão e Tomate

Biomassa na Região Administrativa de AraçatubaPecuária e Agricultura

-Pecuária bovina, criação de carneiros e avestruzes-Culturas do milho, arroz, soja, feijão e tomate-Produção Sucroalcooleira

•ÁlcoolAdoção da colheita mecanizada sem queima. Redução do número de trabalhadores

•Bagaço de Cana-de-AçúcarNecessidade de contornar a falta de regularidade no suprimento (sazonalidade da produção), criação de monoculturas, uso intensivo de defensivos agrícolas. Desconhecimento das regras para que produtores se tornem Independentes. Risco do investimento. Aumento da Queima.

•Óleos Vegetais (in natura)Necessidade de áreas para plantio

•Biogás O PROINFA teve sua primeira fase de contratação iniciada em maio/2004, porém nenhum projeto de biogás foi contemplado, pois as exigências técnicas e documentais e o exíguo tempo para elaboração de propostas não permitiram.

•BiodieselÁreas Agrícolas disponíveis. Alto preço

Biomassa na Região Administrativa de Araçatuba

USINA CANA MOÍDA (mil ton.)AÇÚCAR GUARANI 3.308ALCÍDIA 897ALCOAZUL 1.171ALCOESTE 808ALCOOLVALE 882ALVORADA DO OESTE 434ARALCO 1.792BENÁLCOOL 1.305BRANCO PERES 802CALIFÓRNIA 587CAMPESTRE 1.442CBAA 438CENTRALCOOL 1.135COCAL 2.408DIANA 785EQUIPAV 3.307FLORALCO 1.672GENERALCO 1.022GUARICANGA 772MALOSSO 370OESTE PAULISTA 603PARANAPANEMA 99PEDERNEIRAS 431PETRIBÚ 611PYLES 179RUETTE 1.379UNIALCO 2.097VERTENTE 1.144VISTA ALEGRE 627TOTAL 32.507

Safra 2005/2006 – Região Adm. de Araçatuba (Fonte: Usinas e Destilarias do Oeste Paulista)

Biomassa na Região Administrativa de Araçatuba

Problemas decorrentes dos canaviais.Queima das plantações: Atinge cerca de 3,5 milhões de hectares.Produtos resultantes:• Gás carbônico• Ozônio• Gases de nitrogênio e de enxofre• Fuligem da palha queimada (cancerígenas)

Anualmente, 150 mil toneladas de nitrogênio são perdidos pela combustãoReduz a quantidade de caldo de cana, rico em açúcar, mas essa perda é

compensada pela redução dos custos no corte.

Já há uma lei estadual prevendo a eliminação dessa prática nos próximos anos.

Próxima etapa:

• Obtenção dos dados sobre a Região Administrativa de Araçatuba a partir dos trabalhos realizados na disciplina PIR quanto ao álcool e as outras possibilidades de uso de biomassa naquela região.

• Avaliação mais focada nos problemas ambientais da região (lixo doméstico, resíduos provenientes da pecuária, ferrugem do solo devido à monocultura canavieira, etc).

Bibliografia:

• Revista Exame, edições 845 (22 de junho de 2005) ,870 (21 de junho de 2006);

• Anuário Exame 2005-2006 (novembro de 2005)• Etanol, o combustível do Brasil – Tobias José Barretto de Menezes – Ed.

Agronômica Ceres Ltda. – 1980;• Iniciação a Conceitos de Sistemas Energéticos para o Desenvolvimento

Limpo – José Aquiles Baesso Grimoni, Luiz Claudio Ribeiro Galvão e Miguel Edgar Morales Udaeta (Organizadores) – EDUSP – 2004;

• Energia Elétrica para o Desenvolvimento Sustentável – Lineu Belico dos Reis e Semida Silveira (Organizadores) – EDUSP – 2000;

• Energia, Meio Ambiente & Desenvolvimento – 2ª. Edição – José Goldemberg – EDUSP – 1998;

• Apostila de Recursos Energéticos e Meio Ambiente – Engenharia Ambiental – UNESP/Sorocaba – professor Sandro - www.sorocaba.unesp.br/professor/s_mancini/arquivos/BIOMASSA.PDF ;

• Trabalhos desenvolvidos na Disciplina PEA 5730 – Planejamento Integrado de Recursos em 07/2006 - http://www.seeds.usp.br.