1. Biomassa

Do ponto de vista energético, para fim de outorga de empreendimentos do setor elétrico, biomassa é todo recurso renovável oriundo de matéria orgânica (de origem animal ou vegetal) que pode ser utilizada na produção de energia. Assim como a energia hidráulica e outras fontes renováveis, a biomassa é uma forma indireta de energia solar. A energia solar é convertida em energia química, através da fotossíntese, base dos processos biológicos de todos os seres vivos.

Essa energia química pode ser liberada diretamente por combustão, ou convertida através de algum processo em outras fontes energéticas como álcool e carvão vegetal. Aproveitando aproximadamente 1% do total da radiação solar incidente sobre a Terra, estima-se que anualmente sejam produzidas, pelo processo de fotossíntese, cerca de 220 x 109 toneladas de biomassa, o que equivale a a uma energia de 2 x 1015 MJ, ou seja mais que 10 vezes a energia global consumida por ano no nosso planeta (SMIL,1985). O total da energia existente na cobertura vegetal da Terra é estimado como sendo 100 vezes o consumo atual de energia ao longo de um ano na Terra. Embora grande parte do planeta esteja desprovida de florestas, a quantidade de biomassa existente na terra é da ordem de dois trilhões de toneladas; o que significa cerca de 400 toneladas per capita. Em termos energéticos, isso corresponde a mais ou menos 3.000 EJ por ano, ou seja, oito vezes o consumo mundial de energia primária (da ordem de 400 EJ por ano) (RAMAGE; SCURLOCK, 1996).

Uma das principais vantagens da biomassa é que, embora de eficiência reduzida, seu aproveitamento pode ser feito diretamente, por intermédio da combustão em fornos, caldeiras, etc. Para aumentar a eficiência do processo e reduzir impactos socioambientais, tem-se desenvolvido e aperfeiçoado tecnologias de conversão mais eficientes, como a gaseificação e a pirólise, também sendo comum a co-geração em sistemas que utilizam a biomassa como fonte energética.

A médio e longo prazo, a exaustão de fontes não-renováveis e as pressões ambientalistas poderão acarretar maior aproveitamento energético da biomassa. Atualmente, a biomassa vem sendo cada vez mais utilizada na geração de eletricidade, principalmente em sistemas de co-geração e no suprimento de eletricidade para demandas isoladas da rede elétrica.

2.Tipos de Biomassa

Lenha: A lenha foi a primeira fonte energética usada pelo homem para a obtenção do fogo que, conseqüentemente, passou a ser usado para aquecer e iluminar o ambiente, para cozer alimentos e até mesmo defender-se de animais ferozes.

O desenvolvimento das técnicas de combustão da lenha tornou-se a base energética da civilização antiga, levando ao desenvolvimento de atividades importantes, como: fabricação de vidro, fundição de metais, cerâmica, etc.

A lenha tem grande importância na Matriz Energética Brasileira, participando com cerca de 10% da produção de energia primária. A lenha pode ser de origem nativa ou de reflorestamento.

Pode-se obter a lenha através do extrativismo vegetal de regiões reflorestadas ou de mata nativa. É uma matéria-prima que está sendo usada ainda hoje por, aproximadamente, metade da população da Terra em lareiras, fornalhas, fogões a lenha, caldeiras em indústrias, pois é uma fonte energética de baixo custo. Consequentemente tem recebido a denominação de energia dos pobres por ser parte significativa da base energética dos países em desenvolvimento, chegando a representar até 95% da fonte de energia em vários países. Nos países industrializados, a contribuição da lenha chega a um máximo de 4%.

Cerca de 40% da lenha produzida no Brasil é transformada em carvão vegetal. O setor residencial é o que mais consome lenha (29%), depois do carvoejamento. Geralmente ela é destinada a cocção dos alimentos nas regiões rurais. Uma família de 8 pessoas necessita de aproximadamente 2 m3 de lenha por mês para preparar suas refeições. O setor industrial vem em seguida com cerca de 23% do consumo. As principais indústrias consumidoras de lenha no país são alimentícia e de bebidas,além de cerâmicas, papel e celulose.

A mata nativa sempre foi uma fonte de lenha, que parecia inesgotável, devido à quantidade gerada na ampliação da fronteira agrícola. A forma devastadora com que ela foi explorada deixou o país em situação crítica, em várias regiões onde existiam abundantes coberturas florestais, no tocante à degradação do solo, alteração no regime de chuvas e conseqüente desertificação. A substituição da lenha de mata nativa por lenha de reflorestamento vem crescendo a cada ano, sendo o eucalipto a principal árvore cultivada para este fim. Além da madeira pinho, comumente usada porque possui baixa quantidade de água em sua composição, caracterizando-se como boa produtora de calor. A serragem e os cavacos (sobra das serrarias ou do corte de madeiras) apresentam melhor combustão porque são pequenos em relação aos troncos.

Na produção de lenha para fins comerciais, uma parte da árvore (troncos e galhos finos) é rejeitada constituindo os resíduos florestais. Além disso, as indústrias que usam a madeira para fins não energéticos, como as serrarias e as indústrias de móveis, produzem resíduos industriais como; pontas de toras, costaneiras e serragem em diferentes tamanhos de partículas e densidade, que podem ter aproveitamentos energéticos.

Carvão vegetal: O carvão vegetal é obtido pela queima da madeira em fornos especiais, feitos de alvenaria, que atingem uma temperatura média de 500ºC. Ao contrário do que aconteceu nos países industrializados, no Brasil, o uso industrial do carvão vegetal continua sendo largamente praticado. O Brasil é o maior produtor mundial desse insumo energético, atendendo cerca de um quarto de toda energia consumida nos altos fornos brasileiros. No setor industrial (quase 85% do consumo), o ferro-gusa, aço e ferro-ligas são os principais consumidores do carvão de lenha, que funciona como redutor (coque vegetal) e energético ao mesmo tempo. O setor residencial consome cerca de 9% seguido pelo setor comercial como as churrascarias, pizzarias e padarias com 1,5%. É usado, também, nas locomotivas a vapor ainda existentes em alguns lugares do Brasil..30% desse carvão é obtido a partir de reflorestamento e 70% vêm do desmatamento de grandes áreas do cerrado ao norte de Minas Gerais, sul da Bahia, na região de Carajás no Pará e no Maranhão.

É importante notar que o rendimento em massa do carvão vegetal em relação a lenha seca enfornada é de aproximadamente 25% nos fornos de alvenaria.

Óleos vegetais: Dentro dos tecidos existentes nas folhas ou caule de alguns vegetais, há uma substância oleosa que pode ser utilizada para queimar. Também, pode-se obter essa substância de algumas sementes que, ao passar por um processo mecânico de pressão, são quebradas. Depois deste processo mecânico, é aplicado um processo químico que usa um solvente líquido para extrair somente o óleo. Posteriormente, esse óleo vai ser refinado, clarificado e desodorizado perdendo, assim, o cheiro forte.

O Brasil dispõe de uma grande diversidade de espécies vegetais oleaginosas das quais se pode extrair óleos para fins energéticos. Algumas destas espécies são de ocorrência nativa (buriti, babaçu, mamona, etc.), outras são de cultivo de ciclo curto (soja, amendoim, etc.) e outras ainda de ciclo longo ou perene (dendê). Dentre eles podemos citar: Abacate, Algodão, Amendoim, Coco, Dendê, Mamona, Milho, Soja e Urucum.

Atualmente, estuda-se a possibilidade de substituir o diesel por diferentes quantidades de óleo vegetal que representam uma alternativa ao óleo diesel para uso em motores de combustão interna, automotivos e estacionários. Principalmente a utilização do óleo de mamona e dendê nos motores automotivos, contribuindo significativamente, para a diminuição da poluição. Além dos aspectos sócio econômicos implicados, pois esta prática poderá viabilizar o desenvolvimento sustentável, em especial nas comunidades rurais.

Cana- de -açúcar: A cana-de-açúcar é originária da Ásia e foi introduzida na América, por Cristóvão Colombo, em meados de 1492. Historicamente, a cana de açúcar é um dos principais produtos agrícolas do Brasil, sendo cultivada desde a época da colonização. Afirma-se que coube a Martins Afonso de Souza a instalação do primeiro engenho, na capitania de São Vicente - SP, no ano de 1533. O segundo foi instalado em Pernambuco, por Jerônimo de Albuquerque, em 1535. O Brasil é o segundo país do mundo com grandes canaviais, abrange estados como: São Paulo, Paraná, Alagoas, Minas Gerais, Pernambuco, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso, Rio de Janeiro e Paraíba, ficando abaixo da Índia que ainda é o primeiro produtor mundial de cana.

Devido à grandeza dos números do setor sucroalcooleiro no Brasil, a cana-de-açúcar é tratada como o principal tipo de biomassa energética, base para todo o agronegócio sucroalcooleiro, representado por 350 indústrias de açúcar e álcool e 1.000.000 de empregos diretos e indiretos em todo o Brasil.

Com o caldo extraído, através de moendas, pode-se produzir garapa, pinga, açúcar, rapadura, álcool combustível para tratores, álcool de cozinha, vinhoto e bagaço.

Atualmente, usa-se o bagaço da cana como combustível para a geração de energia elétrica em turbinas a vapor.

Recentemente, com a entrada em vigor do Protocolo de Quioto, a cana de açúcar recebeu outro atrativo, por apresentar características peculiares quanto a captura de carbono. Alguns estudos vêem sendo desenvolvidos na Unifei afim de dimensionar o percentual de captura da cana.

Álcool: No Brasil, o uso do álcool teve início em 1975 com a criação pelo governo federal do Pro álcool, programa de incentivo a plantação e exploração controlada da cana-de-açúcar. A iniciativa surgiu das conseqüências enfrentadas pelo Brasil após a Crise do Petróleo ocorrida em 1973, quando os países produtores como Iraque, Kwait, Irã e Arábia Saudita super valorizaram o preço de compra do petróleo, ou seja, aumentaram muito seu valor impedindo, desta forma, que muitos países pudessem importa-lo. Com isso, o Brasil viu-se forçado a iniciar diversos trabalhos de pesquisa sobre fontes alternativas de energia, tanto que desde 1978, o álcool vem sendo utilizado como combustível para motores.

É válido ressaltar que no início do Pro álcool houve uma mistura de álcool, na gasolina diminuindo a qualidade do combustível e ocasionando, na maioria dos casos, danos do tipo corrosão acentuada em algumas peças do motor como, por exemplo, tanque de combustível, carburadores e escapamento.

Para sanar os problemas relativos ao desgaste de componentes por corrosão, a indústria automobilística procura ofertar ao mercado veículos a álcool tão eficientes quanto os veículos movidos a gasolina, além da vantagem de serem menos poluidores pelo fato de emitirem menos gás carbônico.

O álcool torna-se, pois, um importante agente para a diminuição da poluição atmosférica se comparado com outros produtos combustíveis derivados do petróleo.

Atualmente encontra-se em fase de estudo a aplicação do etanol como fonte de combustível para as células de combustível. O Japão, país defensor desta tecnologia, procurou o Brasil recentemente para definição de um acordo bilateral sobre a aplicação do álcool nas células de combustível.

Pro álcool: O Pro álcool, Programa Nacional do Álcool, é o maior programa comercial de utilização de biomassa para produção de energia no mundo. Representou a iniciativa de maior sucesso mundial, na substituição de derivados de petróleo no setor automotivo, mediante o uso do álcool como combustível único nos veículos movidos à álcool hidratado. Ainda hoje há cerca de 4 milhões de veículos que utilizam exclusivamente este derivado da cana como combustível, representando 40% da frota nacional. E não se deve esquecer o importante papel desempenhado na solução do problema da octanagem da gasolina, substituindo o chumbo tetraetila, altamente prejudicial à saúde humana, na mistura gasolina - álcool (gasohol), hoje aceita e usada em praticamente todo o mundo.

Em 1975, numa tentativa de amenizar o problema energético, o Pro álcool foi criado pelo governo brasileiro com o objetivo de reduzir a importação de petróleo. Naquela época, o mundo vivia o primeiro choque do petróleo. O Brasil comprava 80% do petróleo consumido e com a alta de preços entre 1973 e 1974, o país teve que enfrentar o crescimento da importação que passou de US$ 600 milhões para mais de US$ 22 bilhões. O Programa viabilizou a continuidade do abastecimento de combustíveis automotivos baseados no uso da biomassa, através do incentivo à produção de álcool nas unidades açucareiras e destilarias independentes, e do financiamento ao desenvolvimento de motores apropriados pela indústria automobilística, e de uma extensa rede de distribuição do combustível.

Posteriormente, a baixa dos preços do petróleo, tornou o álcool pouco competitivo, exigindo subsídios para a manutenção do programa. Nos últimos 3 anos a política de eliminação de subsídios, provocou uma certa desorganização que vem sendo vivida e discutida , à procura de um novo equilíbrio entre os diversos atores da cena energética nacional. Atualmente, é baixa a produção de veículos novos a álcool, mas a recente elevação dos preços internacionais do petróleo cria perspectivas promissoras para o álcool combustível. Mais ainda porque o álcool tem tido seu reconhecimento na comunidade internacional como uma das possíveis soluções aos problemas ambientais destacando-se como um dos melhores candidatos a ser apoiados com políticas de financiamento (Mecanismos de Desenvolvimento Limpo - MDL), segundo o estabelecido no Protocolo de Quioto.

Atualmente o Brasil enfrenta uma retomada dos automóveis a álcool, com a criação do carros "bicombustíveis", conhecidos "Flex". A experiência vem se mostrando bastante produtiva a frota de veículos "bicombustivel" apresenta taxas de crescimento significantes.

Cogeração no setor sucroalcooleiro: Desde a sua implantação em maior escala a partir da metade do século XX, as indústrias do setor sucroalcooleiro desenvolveram instalações próprias de geração elétrica, seja através de pequenos aproveitamentos hidrelétricos, óleo diesel, e depois face à indisponibilidade de energia elétrica e aos seus custos, adotaram-se sistemas de geração, em processo de cogeração, ajustados às necessidades do processamento industrial da cana de açúcar, utilizando o bagaço.

Mas como a quantidade do bagaço produzida é muito elevada (aproximadamente 30% da cana moída), existe um grande potencial para geração de eletricidade para venda comercial.

De acordo com vários estudos realizados, o potencial de geração de eletricidade a partir de bagaço de cana no Brasil está estimado em aproximadamente 4.000 MW com tecnologias comercialmente disponíveis. As alterações nas regras do mercado de energia elétrica, estão criando melhores condições para a oferta de energia por produtores independentes, podendo ser atrativas para o setor sucroalcooleiro, que vem experimentando mudanças e acompanhando pouco a pouco o desenvolvimento tecnológico, para aumentar sua produção de eletricidade.

Resíduos rurais: Os resíduos rurais incluem todos os tipos de resíduos gerados pelas atividades produtivas nas zonas rurais, quais sejam: os resíduos agrícolas, florestais e pecuários. Os resíduos agrícolas são aqueles produzidos no campo, resultantes das atividades de colheita.

A quantificação dos resíduos rurais é feita com base nos "índices de colheita", que expressam a relação percentual entre a quantidade total de biomassa gerada por hectare plantado de uma determinada cultura e a quantidade de produto economicamente aproveitável.

Grande parte dos resíduos agrícolas são deixados no próprio terreno de cultivo, servindo como proteção ao solo ou como adubo fornecedor de nutriente ao solo.

São considerados resíduos florestais, aqueles gerados e deixados na floresta como resultado das atividades de extração da madeira. Infere-se que cerca de 20% da massa de uma árvore são deixados na floresta. Estima-se que existe um potencial grande de aproveitamento energético de resíduos florestais no Brasil, uma vez que as atividades extrativas da madeira tanto para a produção de carvão quanto para o uso não energético, desenvolvem-se de forma intensiva de Norte ao Sul do País.

Os resíduos da pecuária são constituídos por estercos e outros produtos resultantes da atividade biológica do gado bovino, suíno, caprino e outros, cuja relevância local justifica seu aproveitamento energético. Este tipo de resíduo é importante matéria-prima para a produção de biogás, que pode ter um papel relevante no suprimento energético, principalmente para a cocção nas zonas rurais.

Resíduos urbanos: Vivemos numa sociedade que estimula o consumo e a produção em grande escala. A filosofia do descartável e do excesso de embalagens predomina em diversos setores do mercado o que significa diretamente mais rejeitos. Em 1995, o Brasil produzia 241.614 toneladas de lixo por dia, e 76% ficava exposto a céu aberto em lixões (IPT / CEMPRE). Segundo uma empresa de limpeza pública de atuação nacional, há um crescimento em torno de 5% ao ano na quantidade de lixo gerado. Grande parte do lixo ainda não é coletado permanecendo junto às residências. A produção de lixo "per capita" hoje gira em torno de 600g por habitante/dia e há poucos aterros sanitários ou aterros controlados no Brasil. Em São Paulo, por exemplo, estima-se que cada habitante produz 1 kg de lixo por dia. Este valor tende a crescer, tornando a problemática do lixo inexorável e irreversível, elegitimando a necessidade de alternativas eficazes e efetivas.

Problemas sérios causados pela precária disposição final do lixo são a disseminação de doenças, a contaminação do solo e de águas subterrâneas pelo chorume, a poluição pelo gás metano (gerado na decomposição da matéria orgânica presente no lixo), a falta de espaço para o armazenamento, entre outros. O teor de matéria orgânica (C, H, O, N ) do lixo brasileiro é de 60% conferindo-lhe bom potencial energético. O Poder Calorífico Inferior (PCI) médio do resíduo domiciliar é de 1.300 kcal/kg (5,44 MJ/kg). De acordo com a tecnologia empregada e com a composição físico-química dos resíduos, estima-se a produção de 0,035 MW/tonelada de lixo, através de incineração.

A recuperação de energia a partir do lixo tem duas grandes vertentes:

1. A recuperação do gás metano para geração de energia (a decomposição anaeróbica pode gerar 350 a 500 m3 de gás metano por tonelada de lixo brasileiro), com investimentos em aterros controlados, que pode ser complementada pela coleta seletiva ou triagem pós-coleta visando a reciclagem e a diminuição do volume a ser aterrado.

2. Incineração do lixo visando a sua redução, com recuperação de energia.

Resíduos industriais: São assim considerados os resíduos provenientes do beneficiamento de produtos agrícolas e florestais e os resíduos do uso de carvão vegetal no setor siderúrgico de ferro-gusa e aço, o gás de alto-forno a carvão vegetal.

As indústrias madeireira, serrarias e mobiliário, produzem resíduos a partir do beneficiamento de toras. Os tipos de resíduos produzidos são casca, cavaco, costaneira, pó de serra, maravalha e aparas. As indústrias de alimentos e bebidas produzem resíduos no fabrico de sucos e aguardente (laranja, caju, abacaxi, cana de açúcar, etc), no beneficiamento de arroz, café, trigo, milho (sabugo e palha), amendoim, castanha-de-caju, etc.

No setor de papel e celulose existem indústrias de papel e indústrias de celulose, e também indústrias integradas, ou seja, que produzem papel e celulose. Haverá nestes casos diferenças nos tipos de resíduos produzidos, porém, em linhas gerais este setor produz como resíduos: casca, cavaco e lixívia. Existem 220 companhias no Brasil com unidades industriais localizadas em 16 estados, utilizando madeira de reflorestamento, das espécies eucalipto (62%) e pinus (36%)

O setor siderúrgico a carvão vegetal também possui unidades de ferro-gusa e de aço, e unidades integradas, que produzem ferro-gusa e aço. O ferro-gusa é um produto intermediário para a produção do aço, e importante produto de exportação. O gás de alto-forno é produzido durante a reação do carbono do carvão vegetal com o ferro do minério de ferro, e reinjetado no processo, possibilitando o reaproveitamento do calor. A siderurgia a carvão vegetal é responsável por cerca de 30% da produção siderúrgica brasileira e está concentrada principalmente no Estado de Minas Gerais, com algumas unidades no Espírito Santo, Maranhão, Pará, Pernambuco, Rio Grande do Norte e Mato Grosso do Sul.

3. Referência Bibliográfica

Nogueira, Luiz Augusto Horta & Lora, Electo, Dendroenergia: fundamentos e aplicações

DÉFÈCHE, J., Os resíduos urbanos: um combustível – Como queima-lo e recuperar a sua energia, revista “Energia – Fontes Alternativas”, vol. VI

Site: www.aneel.gov.br