segunda-feira, 13 de março de 2017

A importância da biomassa para geração de energia elétrica

Alunos: Mauro Obladen, Roberto Kondo, Matheus Teles, Victor Soares Nogueira (Disciplina TE078, Departamento de Engenharia Elétrica, @UFPR (Universidade Federal do Paraná) Prof. André B. Mariano)
Um dos grandes problemas da humanidade é a demanda energética. Atender a esta demanda de maneira renovável é um dos maiores desafios da ciência. Na disciplina de Tópicos Especiais em Engenharia Elétrica, ministrada pelo professor André B. Mariano, aprendemos um pouco sobre a importância dos renováveis na matriz energética brasileira, o potencial desta forma de energia no Paraná e o trabalho desenvolvido pelo Npdeas - Soluções em Escala de Engenharia em nossa universidade. Para saber mais, leia o texto abaixo!
A importância da biomassa para geração de energia no Brasil, oportunidades no Paraná e pesquisas na área no ambiente da Universidade Federal do Paraná O processo de industrialização e desenvolvimento das nações ao longo dos anos ocasionou um aumento na demanda energética e, consequentemente, requereu maior geração de energia. Dessa forma, a humanidade recorreu às formas de energia mais rentáveis, não importando o impacto que isso poderia gerar. Contudo, os impactos causados ao meio ambiente propiciaram a gênese do discurso de sustentabilidade e utilização de fontes renováveis (não-esgotáveis) de energia. É nesse contexto que se insere a biomassa – matéria orgânica que pode ser aproveitada energeticamente – como alternativa limpa de obtenção de energia.
Como citado anteriormente, a biomassa é uma das principais alternativas para sair da dependência de combustíveis fósseis e por isso também, é uma das fontes para energia com maior potencial de crescimento nos próximos anos. A biomassa é caracteriza como qualquer matéria orgânica que possa ser transformada em energia mecânica, elétrica ou térmica, podendo ter como sua origem florestal, agrícola e rejeitos urbanos e industriais, cada uma com sua respectiva contribuição e potencial energético no Brasil.
A utilização de biomassa vem crescendo no Brasil, principalmente como fonte de energia elétrica nos setores de indústria e serviços. Ela possui também um papel fundamental na energia térmica já que em 2008 existiam cerca de trezentas e duas indústrias térmicas movidas a biomassa no país. No mesmo ano, foi feito uma análise de participação dos diversos meios internos de fontes de energia e a biomassa ficou com a segunda maior participação de acordo com o Ministério de Minas e Energia.
A cana de açúcar é umas das fontes principais da biomassa para produção de energia elétrica do país, utilizando o bagaço de cana e a palha. A cana de açúcar não possui relevância apenas na diversificação na matriz enérgica, outro papel fundamental dela é que a safra está no período de estiagem nas regiões Sudeste e Centro-Oeste, assim ela supre a demanda de energia que essas regiões deixam de fornecer essa época, já que nessas regiões existe concentração de maior potência de energia hidroelétrica do Brasil. Ou seja, a eletricidade fornecida ajuda a preservação dos níveis de reservatório das Usinas Hidroelétricas. Os motivos da expansão da cana de açúcar são diversos, um deles é o aumento de consumo de etanol principalmente no setor de transporte já que não causa tantos impactos ambientais como a gasolina. A participação nesse setor acaba sendo aproximadamente 18,4% , próximo do uso de gasolina que chega a 27,7%.
De acordo com a Única (União da Industria de Cana de Açúcar de São Paulo), em 2020 a eletricidade do setor poderá corresponder a 15% da matriz brasileira, passando a ser um tipo de energia indispensável e de enorme contribuição para o setor energético do Brasil, cada vez mais tirando a dependência da Hidroelétrica. De acordo com o Plano Nacional de Energia 2030, os estados que mais produzem são São Paulo, Paraná e Minas Gerais, com um potencial de produção de São Paulo de aproximadamente 10 vezes maior que Minas Gerais e Paraná.
Em suma, no cenário brasileiro, a matriz energética possui grande contribuição de recursos renováveis: segundo dados de 2016 do Ministério de Minas e Energia, 43,9% da energia provêm de fontes não esgotáveis; 8,83% do total nacional são devidos ao aproveitamento da biomassa, sendo a segunda fonte renovável mais utilizada, ficando atrás somente da hidráulica. Vale ressaltar que um dos fatores que colabora para que a biomassa tenha um importante papel na forma de se obter energia é o fato de as principais fontes, como exemplo a cana de açúcar – vegetal que responde por 80% da biomassa utilizada no país – serem bastante cultivados no território nacional.
No cenário paranaense, destaca-se a Companhia Paranaense de Energia (Copel), por integrar o conselho estadual de Energia como órgão executor do planejamento e realizar o balanço energético do Paraná, desde 1980 até a última versão, publicada em 2009. De Acordo com o último balanço energético, a produção de energia no estado atingiu 14.674 mil toneladas equivalentes de petróleo, das quais 98,4% foram produzidas por energias renováveis (energia hidráulica, produtos de cana, lenha, resíduos de madeira e outras fontes) e apenas 1,6% por energias não renováveis.
Com relação ao potencial energético a partir da biomassa, o Paraná se destaca por ser o segundo maior produtor de cana-de-açúcar do Brasil e no ano de 2004, foi o segundo maior produtor de silvicultura, correspondente a 16,4% do volume produzido no país. O pinus e o eucalipto têm alto índice de produtividade e poder calorífico. Estima-se que no ano de 2005 o conteúdo energético produzido pelo eucalipto chegou a torno de 9,8.106 GJ/ano. O estado também apresenta elevado número de fecularias, frigoríficos e laticínios que são fontes potenciais para produção do biogás. Destaca-se também o desenvolvimento de pesquisas na área de energias alternativas por meio de microalgas, dejetos de animais e humanos, óleo de grão e oleaginosas. Tratando-se agora do potencial fotovoltaico, o Paraná se encontra numa média de produção equivalente à média obtida no Brasil, tendo 12 estados com médias inferiores e 14 com médias superiores. A menor produção anual ocorre em Matinhos e a maior, em Prado Velho. Isto se deve por conta do índice de nebulosidade ser maior na região da serra do mar, dificultando o potencial fotovoltaico.
O potencial hidráulico do Paraná é um dos maiores do Brasil. Segundo o balanço energético realizado pela Copel em 2009, 21% da produção de energia hidráulica do Brasil eram provenientes do Paraná, destacando-se a bacia do Iguaçu, com maior potencial registrado pela ANEEL e maior disponibilidade hídrica superficial (25% da totalidade do estado). Enquanto isso, a biomassa representava 10,1%, o carvão mineral 2,4% e outras 1,6%. A participação total do estado na produção de energia nacional é de 6,1%, um valor aumentado da década de 1980 que se encontrava na faixa de 5%. Em síntese, denota uma significativa importância do Paraná como contribuinte na produção de energias renováveis no cenário brasileiro, dando ênfase a sua capacidade de ter 98,4% da sua matriz de produção energética por energias renováveis.
A nível local, na Universidade Federal do Paraná, o NPDEAS (Núcleo de Pesquisas em Desenvolvimento Autossustentável) é um dos grandes impulsionadores da pesquisa em biocombustíveis a partir da biomassa. O foco principal é o desenvolvimento de biocombustível (biodiesel) a partir de microalgas. O NPDEAS possui pesquisadores das áreas de Engenharia Mecânica, Bioquímica, Engenharia Elétrica, dentre outras áreas, pois existe a necessidade de um estudo sobre toda a cadeia produtiva de energia das microalgas: desde estudos genéticos para que as algas produzam óleo em maior quantidade, estudos estes da área de biologia, até a construção dos reatores que fazem o processo de transformação do óleo em biodiesel (a cargo da Engenharia Química e Mecânica), estudos dos processos químicos necessários, pelos pesquisadores de bioquímica, até o aproveitamento do biodiesel na geração de energia elétrica, feito por engenheiros eletricistas. Para isto, o Núcleo possui as Unidades de Biotecnologia, de Engenharia e de Biodiesel.
Além disso, o núcleo possui iniciativas para levar esta pesquisa e este conhecimento para a sociedade, tendo em uma oportunidade levado o conhecimento sobre a biomassa a partir das microalgas para alunos do programa Paraná Alfabetizado em Ibaiti (PR), que possui em sua maioria idosos que não tiveram a oportunidade de estudar. Além disso, possui bolsas de pesquisas para estudantes, em parceria com alguns programas de pós-graduação da UFPR, além de financiamento dos projetos pelo CNPq, Nilko Metalurgia e PSA Peugeot-Citröen. Como podemos ver, a alta tecnologia dos biocombustíveis não está distante de nós. Muito pelo contrário, em universidades como a UFPR e muitas outras, existem pesquisadores dedicados e que desenvolvem tecnologias que um dia poderão ser viáveis em larga escala e contribuir para a solução dos problemas energéticos do mundo.

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