Alunos:
João Gabriel Rodrigues Ribas, Edson Woisky, Matheus Gidalti, Matheus Kloss
(Disciplina TE078, Departamento de Engenharia Elétrica - UFPR, Prof. André Bellin Mariano)
Atualmente,
a necessidade de encontrar formas de energia renovável tem se mostrado cada vez
mais importante. Na matéria de Tópicos especiais em energia elétrica, lecionada
pelo professor André B. Mariano, nossa equipe aprendeu sobre a matriz
energética brasileira e o papel do Npdeas - Soluções em Escala de Engenharia na
UFPR. Para saber mais, basta dar uma
olhada no texto a seguir!
Uma
das maiores fontes de energias disponíveis na área rural e agroindústrias é a
biomassa. Ela aparece na forma de resíduos vegetais e animais, tais como restos
de colheita, esterco animal, plantações energéticas e efluentes
agroindustriais. A biomassa é definida como toda matéria orgânica de vegetal
(vegetação terrestre ou aquática), formada pelo processo de fotossíntese, o
qual ocorre na presença da luz solar. Pode-se dizer que a biomassa é uma forma
de armazenamento de uma pequena fração de energia solar que incide na
superfície da terra, na forma de ligações moleculares orgânicas. Ao contrário
da energia dos combustíveis fósseis, a biomassa é renovável e não contribui
para o acumulo de dióxido de carbono na atmosfera terrestre, ou melhor todo CO₂
liberado durante o uso da biomassa é absorvido novamente no processo de
fotossíntese para sua formação.
No
Brasil, por ser um clima tropical, existe uma enorme quantidade de biomassa
disponível devido à alta produtividade agrícola do país, porem a exploração
desses resíduos na produção de energia ainda é muito baixo no país. A biomassa
pode ser definida como derivados de organismos vivos destinados a ser
utilizados como combustíveis, em termos de geração de energia. Em se tratando
de ecologia, a biomassa é reconhecida como a quantidade de matéria viva em um
ecossistema. Os combustíveis fósseis são derivados de vida animal ou vegetal,
porém não se enquadram como biomassa. Afinal, a biomassa é uma fonte de energia
renovável, ao contrário dos combustíveis fósseis. O processo de produção de
energia proveniente da biomassa se deve a partir da combustão de material
orgânico de um determinado ecossistema. Há várias formas de transformar a
biomassa em energia, entre elas:
•
Pirólise: Processo no qual a biomassa é exposta a altas temperaturas com a
ausência de oxigênio. O resultado é uma mistura de óleos vegetais (líquidos),
carvão vegetal (sólidos) e gases.
•
Gaseificação: Da mesma forma que no processo citado acima, a biomassa é
submetida ao calor intenso sem oxigênio, resultando um gás inflamável como
produto final. Pode-se filtrar esse gás para remover componentes químicos. A
diferença entre pirólise e gaseificação é que a última exige menor temperatura
e resulta apenas em gás.
•
Co-combustão: baseia-se na substituição de uma quantia do carvão mineral usado
nas termoelétricas por biomassa.
•
Combustão: Nesse caso, o oxigênio estará presente na queima da biomassa em temperaturas elevadas, resultando em alta
pressão e vapor. Esse último normalmente será usado para mover turbinas ou em
caldeiras. É um dos processos mais comuns atualmente e a eficiência energética
chega até 25%.
Assim,
há a redução de poluentes em larga escala. No Brasil, o crescimento do uso de
energias renováveis vem crescendo nos últimos anos. E o uso de biomassa como
umrecurso de energia é visto com bons olhos. A primeira termelétrica a biogás
do Nordeste é a UTE Salvador. A usina fica localizada na capital baiana, num
aterro no qual são depositadas 2,5 mil toneladas de lixo por dia. A Empresa
Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) realiza estudos para a produção
de biocombustível sólido, denominados briquetes. Os mesmos podem ser usados
como substitutos de lenha em caldeiras de indústrias. Os briquetes são obtidos
através da compactação de bagaço de cana-de-açúcar, casca de arroz, serragem e
casca de amendoim. A geração de energia elétrica no estado do Paraná a partir
da biomassa O estado do Paraná tem a agroindústria como sendo sua principal
fonte de recursos, devido ao seu alto desenvolvimento nesse setor. Logo há uma
grande disponibilidade de resíduos de biomassa (resíduos de soja, trigo, milho
e outros). Portanto o estado do Paraná possui um grande potencial para a
produção de eletricidade através da conversão de biomassa, por meio das
tecnologias disponíveis atualmente. Segundo a Secretaria de Agricultura e
Abastecimento do Paraná (SEAB), em 2000, os principais produtos agrícolas
cultivados no Paraná são a soja, milho, trigo, arroz, cana de açúcar, algodão e
feijão.
Em
estudo realizado na Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE),
mostrou que o potencial teórico (desconsiderando a eficiência da conversão da
biomassa em energia útil) de produção energia através da biomassa no estado do
Paraná, em 2000, foi equivalente a 20% do consumo de derivados de petróleo no
Brasil no mesmo ano, enquanto que o potencial técnico, que leva em conta a
facilidade de coleta e transporte da biomassa e outros fatores que influenciam
na produção da energia, correspondeu a 2,5% do consumo de eletricidade no
Brasil. Dentro dos vegetais, os de soja milho e cana de açúcar apresentaram o
maior potencial para produção de energia. Relacionando se o potencial técnico
com o teórico a eficiência media da conversão utilizada nas estimativas foi de
aproximadamente 15%. Logo o Estado do Paraná apresenta um potencial técnico expressivo
para viabilizar a geração de energia elétrica via biomassa de resíduos
agrícolas. Em 2009, o Paraná possuía 33 usinas termelétricas que utilizavam a
biomassa como combustível, totalizando aproximadamente 533400 kW de potência
gerada.
Biomassa na
UFPR através do NPDEAS
O
Npdeas - Soluções em Escala de Engenharia realiza várias atividades de pesquisa
para obtenção de biomassa a partir de microalgas. O cultivo das microalgas para
obter-se a biomassa é realizado através de fotobiorreatores tubulares compactos.
Essas microalgas são alimentadas através de dejetos de produções de
suinocultura. Essa tecnologia é patenteada desde 2010 pelo NPDEAS, esses tubos
são de baixo custo, porém altamente eficientes e constituídos de PVC. A
biomassa de microalga é coletada periodicamente sem a necessidade de processos
químicos ou físicos de esterilização pois a tecnologia e os equipamentos
permitem que isso seja feito, além disso esses equipamentos não necessitam de
frequente manutenção corretiva pelo fato de serem resistentes. A separação do
mosto (mistura de matéria orgânica com agua) é feita através de operações
unitárias como decantação, filtração, centrifugação, floculação, flotação e
outras operações. Para uma produção de biomassa de microalgas para uma escala
de produção industrial, é necessário um patrocínio governamental e privado
elevado, para desenvolver uma tecnologia para obter-se a biomassa em larga
escala. Os fotobirreatores do NPDEAS tambem são utilizados para outras
aplicações como:
•
Tratamento de Emissões: Os fotobiorreatores aproveitam o gás carbônico do ar
atmosférico para a produção de biomassa e reduzindo o gás carbônico presente no
ar.
•
Tratamentos de Resíduos Agroindustriais: O NPDEAS faz o tratamento de resíduos
agroindustriais de maneira muito eficiente através das microalgas. Esses
efluentes que são tratados pelas microalgas causariam eutrofização e outros
danos se fossem descartados de maneira irresponsável no meio ambiente. Então o
custo da produção de biomassa é reduzido pois é utilizado os resíduos que
outrora seria descartado.
REFERÊNCIAS
Samuel
N. M. de Souza, Alexandre Sordi, Carlos A. Oliva - “Potencial de energia
primaria de resíduos vegetais no Paraná”
http://www.ipardes.pr.gov.br/a…/2infraestrutura/tab2_1_3.htm
http://energiasalternativas.webnode.com.pt/energias-reno…/…/
http://www.brasil.gov.br/…/brasil-e-destaque-global-no-uso-…
http://brasilescola.uol.com.br/geografia/biomassa.htm
http://www.smartenergy.org.br/…/10%20Gera%C3%A7%C3%A3o%20de…
http://www.painelflorestal.com.br/…/especialista-afirma-que…
http://npdeas.blogspot.com.br/…/biomassa-de-microalgas-prod…
http://npdeas.blogspot.com.br/…/producao-comercial-de-bioma…