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ENERGIASOLAR

DESENVOLVIMENTOTECNOLÓGICO -CIENTEC

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420 DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO

INTRODUÇÃO

De acordo com o Balanço Energético Nacional (BEN), pela avalia-ção da variação entre 2013 e 2014, o crescimento do consumo final de eletricidade cresceu 2,9%. Esse aumento não foi acompanhado na mesma medida pelo aumento da oferta interna de energia, a qual se elevou em apenas 2,1%. Apesar de essa disparidade se relacionar com questões vinculadas ao maior acesso à energia elétrica de algumas regiões do Brasil e ao incremento na renda das classes C e D, o princi-pal fator que ocasionou esse déficit foi climático. A energia hídrica é o principal componente da matriz energética nacional, representando em torno de 70% em 2013. Com a diminuição na abundância de chu-vas em muitas regiões do País no ano de 2014, houve uma redução de 5,6% na geração de energia elétrica por hidrelétricas, gerando uma crise energética que afeta toda a população. O déficit não foi maior em função do crescimento na geração por outras fontes.

Para garantir o fornecimento de energia para viabilizar o crescimen-to econômico do Rio Grande do Sul e do Brasil, é fundamental promo-ver a diversificação da sua matriz energética, em especial, investindo em recursos que possuam abundância e fornecimento irrestrito de outros fatores, como climáticos, ou acordos internacionais que pos-suam consideráveis riscos e maiores custos. Além disso, a busca pela segurança energética deve apresentar sustentabilidade, não apenas econômica, mas também incluir os aspectos sociais e ambientais. Por esse motivo, é fundamental investir em recursos que possuam tecno-logias que garantam a sua conversão de forma comprometida com a população e o meio ambiente, que possam atender às demandas de diferentes setores, agregando valor a esses recursos (além do uso para eletricidade), e que apresentem garantias de exploração irrestritas su-pramencionadas.

No âmbito do Estado do Rio Grande do Sul, propondo uma polí-tica de Estado que mapeie as demandas e promova subsídios que apoiem ações de curto e médio prazos voltadas ao setor de energia, a Secretaria de Minas e Energia (SME) desprendeu esforços para a ela-boração do Plano Energético do Rio Grande do Sul 2016-2025. Com-prometida em dar a sua contribuição a esse esforço, a equipe técnica da Fundação de Ciência e Tecnologia (CIENTEC) elaborou este capítu-lo, buscando agregar informações tecnológicas e de oportunidades que identificam as diferentes rotas associadas à área de energia.

Assim, apesar de a exposição privilegiar a geração de energia por processos de combustão e gaseificação de carvão mineral e biomassa, em função do seu conhecimento técnico, das abun-dâncias desses recursos no Estado e por alinhar-se à premissa de firmeza energética, este documento inclui, em sua abordagem, energias renováveis e promissoras e aplicação de resíduos sólidos (cinzas), indo ao encontro da necessidade de os processos apre-sentarem sustentabilidade ambiental.

O carvão mineral se constitui na maior parcela dos recursos ener-géticos nacionais não renováveis, constituindo-se em 71,8% das re-servas (MME, 2015), representando mais de três vezes as reservas de petróleo. Atualmente, o consumo do carvão mineral nacional, por questões de logística, limita-se às regiões próximas à sua ocorrência. Tendo em vista os elevados teores de cinzas desse combustível, no Brasil, agrava-se o custo de seu transporte. A sua utilização tende a permanecer restrita às proximidades de suas jazidas, portanto, à Re-gião Sul, que detém em torno de 90% dessas reservas.

O carvão mineral, em termos mundiais, é a maior fonte primá-ria para geração de energia elétrica, gerando cerca de 40% do total produzido no mundo. Esse combustível constitui uma fonte de ge-ração de energia elétrica com tecnologia amplamente desenvolvida e difundida, com avanços significativos no tocante à adequação e ao controle das emissões. No Brasil, a alternativa termelétrica a carvão mineral apresenta custos competitivos em relação às demais fontes. Atualmente, o desenvolvimento tecnológico avança no sentido de aumentar a eficiência de geração e de reduzir impactos ambientais dessa forma de geração termelétrica, principalmente pela utilização de processo de combustão em leito fluidizado e no desenvolvimento de processos e equipamentos de controle de emissões.

No Rio Grande do Sul, ocorre a distribuição de carvão em uma série de jazidas isoladas e essas se estendem desde o nordeste, na região de Capão da Canoa e Osório, até a região leste de Bagé, formando um arco que, em parte e ao longo do baixo Rio Jacuí, contorna os bordos do Escudo Sul-Rio-Grandense.

Garantir eletricidade para o desenvolvimento industrial do Estado, com base na disponibilidade das abundantes reservas de carvão, é uma das estratégias que poderá ser adotada para sustentar o cres-cimento econômico do Rio Grande do Sul. A geração termelétrica a

carvão, visando fornecer segurança energética, deverá investir na re-dução de emissão de gases de efeito estufa por unidade de energia gerada, utilizando plantas de maior eficiência e com a possibilidade futura de adoção de combustão conjunta com biomassa.

A mistura do carvão mineral com biomassa seria outra forma de ex-pansão do consumo, na qual a grande vantagem dessa mistura seria a obtenção de menores quantidades de cinzas, bem como emissões de enxofre mais baixas, visto que biomassas apresentam teores des-prezíveis desses componentes.

Na indústria cimenteira, as cinzas volantes geradas em grandes caldeiras termelétricas são misturadas ao clínquer para produção de cimento do tipo pozolânico (CP-IV). O carvão ainda pode ser usado como combustível para geração de calor nessa indústria, na qual as cinzas ficariam incorporadas ao clínquer. A adição de cinzas leves, provenientes da combustão de carvão mineral das termelétricas ao clínquer das cimenteiras, faz cair sensivelmente a geração de gás carbônico por tonelada de cimento produzido. Se essa economia de gás carbônico fosse contabilizada para a térmica que gerou as cinzas adicionadas ao clínquer para formar o cimento, a emissão de gás car-bônico da térmica seria reduzida em 23%, diminuindo a sua respon-sabilidade quanto à sua contribuição ao efeito estufa.

APRESENTAÇÃO DA CIENTEC

A CIENTEC é uma entidade pública de direito privado, criada pela Lei n° 6.370, de 06 de junho de 1972, como sucessora do Instituto Tec-nológico do Estado do Rio Grande do Sul (TERS), estando vinculada à Secretaria de Estado de Desenvolvimento Econômico, Ciência e Tec-nologia do Estado do Rio Grande do Sul. A CIENTEC atua no mercado realizando prestação de serviços tecnológicos para empresas pú-blicas e privadas, órgãos públicos, associações, entidades e pessoas físicas, por meio da realização de ensaio, calibração, consultoria, ins-peção, perícias, pesquisa, desenvolvimento e inovação tecnológica, extensão tecnológica e informação tecnológica.

A CIENTEC possui um caráter multidisciplinar, contribuindo para prestação de serviços tecnológicos e desenvolvimento de tecnolo-gias inovadoras nas áreas de eletroeletrônica, alimentos, química, me-talmecânica, construção civil, geotecnia, meio ambiente e processos industriais.

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No decorrer de seus 72 anos de atividade, a instituição tem colabo-rado, de forma ativa, para o desenvolvimento socioeconômico do Es-tado, atuando em tecnologia industrial básica e executando projetos de pesquisa, desenvolvimento e inovação. São emitidos aproximada-mente 14.000 laudos e prestados aproximadamente 75.000 serviços tecnológicos anualmente.

A sede da CIENTEC encontra-se no centro histórico do município de Porto Alegre, sendo constituída por um complexo de oito prédios, onde estão localizados os Departamentos de Alimentos, Engenharia de Edificações, Tecnologia Metal-Mecânica, Materiais da Construção Civil, Química e Geotecnia e seus respectivos laboratórios, bem como a incubadora tecnológica CIENTEC, unidade de Porto Alegre, totali-zando uma área construída de aproximadamente 11.600 m².

A CIENTEC também possui um campus no município de Cachoeiri-nha, na Região Metropolitana de Porto Alegre, onde, em área constru-ída de aproximadamente 6.200 m2, estão instaladas algumas plantas-piloto e de demonstração de processos químicos. No local, também estão localizados os Departamentos de Engenharia Eletroeletrônica e de Engenharia de Processos e seus respectivos laboratórios, além da Incubadora Tecnológica CIENTEC – unidade de Cachoeirinha.

Missão: Produzir soluções tecnológicas para o desenvolvimen-to da sociedade.

Visão: Ser referência nacional no desenvolvimento e inovação tecnológica sustentável, com reconhecimento internacional.

Ao longo de sua história, participou dos estudos que resultaram na implantação de dois grandes complexos industriais no Estado do Rio Grande do Sul: a Refinaria Alberto Pasqualini e o Polo Petroquímico de Triunfo. Na área de P&D, destacam-se o Programa Carvão, que tor-nou a CIENTEC uma referência nacional; os produtos Aglotec, Cicasol, CINCAL e CIPECAL na área da construção civil; os processos Civogás, Cigás e Cicom, na área de energia; a proteína vegetal texturizada e o arroz parboilizado, na área de alimentos; os estudos de impacto am-biental desenvolvidos para a Companhia Estadual de Energia Elétrica (CEEE), Companhia Riograndense de Mineração (CRM) e Petrobras; entre outros.

A CIENTEC possui décadas de expressiva contribuição no desen-volvimento de tecnologias associadas ao carvão mineral gaúcho. A partir da década de 1970, a sua atuação foi intensificada em função

da necessidade de diversificar a matriz energética nacional em face à crise mundial do petróleo. A partir da formação de recursos huma-nos qualificados, foram desenvolvidos os processos Cicom, Civogás e Cigás, em diferentes escalas, voltados à combustão e gaseificação, atmosférica e pressurizada, em leito fluidizado borbulhante de carvão mineral e biomassa. A sua planta-piloto para gaseificação sob pres-sões elevadas foi a primeira a ser projetada e construída na América Latina. Esses processos foram patenteados junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) e transferidos para o setor industrial.

O desenvolvimento dessas tecnologias foi acompanhado pela vi-são global dos processos, incluindo soluções para a limpeza de gases sulfurados e de alcatrão. Também foram propostas alternativas para agregar valor ao principal subproduto, ou seja, as cinzas advindas do processamento do carvão. O acúmulo de cinzas, inicialmente vistas como problema ambiental, por meio de projetos desenvolvidos pela CIENTEC, transformou-se em um produto com valor agregado, com diversas possibilidades de aplicações, tais como tijolos ecológicos, aglomerante, gel polimérico e zeólitas. Essas soluções tecnológicas foram amplamente divulgadas por meio de trabalhos técnico-cientí-ficos e parcialmente aplicadas em maior escala.

Especificamente ao se considerar projetos na área ambiental, a CIENTEC contribuiu ativamente por meio dos seguintes estudos de impacto ambiental e relatórios de impacto sobre o meio ambiente (EIA/RIMA):

• projetobásicoparaotratamentodeefluenteslíquidosdaUsinaTermelétrica(UTE)PresidenteMédici(1985);

• coordenaçãodoEIA/RIMAreferenteàusinatermelétricadeCan-diota III (1987-1989), considerado o maior estudo ambiental já efetuado na região;

• coordenaçãodoEIA/RIMAparaampliaçãodaMalhaVIIdaMinade Candiota (CRM, 1998-1999).

Outras iniciativas dignas de nota, realizadas para outras insti-tuições, incluemtrabalhosambientaisdesenvolvidosparaaUsi-naTermoelétrica deUruguaiana, para a ampliação da RefinariaAlbertoPasqualinievoltadosàdessulfuraçãodiretaparaaUTECharqueadas (Tractebel, 2003). O histórico de sucesso em tais ini-ciativas revela a competência e o conhecimento técnico para par-ticipar ativamente de projetos na área.

Seja por meio de assessoria técnica em projetos, seja pela presta-ção de serviços em suas plantas de pesquisa ou laboratórios, a CIEN-TEC atua de forma próxima às indústrias desse segmento, dando am-paro técnico para que obtenham sucesso em seus negócios.

TECNOLOGIAS DE CONVERSÃO DO CARVÃO MINERAL PARA GERAÇÃO DE ENERGIA E PRODUTOS QUÍMICOS

Combustão

A combustão é a principal fonte mundial de geração de energia termelétrica a partir do carvão mineral. A figura a seguir mostra a par-ticipação do carvão mineral dentro da matriz energética de alguns dos principais países usuários de carvão, sendo essa participação oriunda basicamente do carvão, mas com alguma porção de gaseifi-cação, dependendo do país. Devido à sua disponibilidade e ao custo em comparação com outras fontes, esse insumo deverá continuar com forte inserção na matriz energética de diversos países no mundo.

0% 20% 40% 60% 80% 100%

EUA

Alemanha

Grécia

Rep. Tcheca

Índia

Marrocos

Cazaquistão

Israel

Austrália

China

África do Sul

Polônia

Fonte: Brasil (2007).

PARTICIPAÇÃO DO CARVÃO MINERAL NA MATRIz ENERGéTICA


A definição de combustão, de uma maneira simples e direta, pode ser dada como uma reação exotérmica e controlada entre um com-bustível e um oxidante. Os principais produtos da combustão, que podem ser denominados de gases de combustão, são:

• ogáscarbônico,oqualégeradoapartirdocarbonocontidonocombustível que reage com o oxigênio;

• ovapord’água(H2O), gerado a partir do hidrogênio do combus-tível que também reage com o oxigênio;

• oprópriooxigênio,queéutilizadoemexcessoapartirdassuasrelações estequiométricas.

Além disso, de acordo com as características do combustível que entra em combustão, ainda há a geração de emissões atmosféricas. Entre elas, destacam-se:

• odióxidodeenxofre(SO2), proveniente do enxofre contido no combustível;

• otrióxidodeenxofre(SO3), que pode ser gerado em concentra-ções na faixa de partes por milhão;

• osóxidosdenitrogênio(NOx),quepodemserformadosapartirdo nitrogênio oriundo principalmente do combustível;

• o material particulado (MP), principalmente proveniente dascinzas presentes no combustível.

Para essas cinzas, no entanto, já existem tecnologias avançadas para abatimento, de forma que podem ser consideradas valiosos coprodutos para aplicação em materiais da construção ou outros de maior valor agregado.

Umadasprincipaisquestõesambientaisconsideradasparaousodo carvão mineral via combustão é a emissão de compostos gerados noprocesso.Dessaforma,oslimitesdeemissãodasUTEsemopera-ção a carvão mineral no Rio Grande do Sul encontram-se na tabela aseguir.AsdiferençasdevaloresparaemissãodeMPnaUsinadeCandiota referem-se à capacidade da usina, sendo o limite máximo quando estiver operando acima de 40% da sua capacidade máxima e o menor valor quando estiver operando acima de 80% da sua capa-cidade máxima.

LIMITES DE EMISSÃO PARA UTE EM OPERAÇÃO NO RIO GRANDE DO SUL

Usina Capacidade (MW)

MP (mg/Nm3)

SO2 (mg/Nm3)

NOx (mg/Nm3)

CGTEE Fase A 126 100 a 265 1700 680

CGTEE Fase B 320 100 a 265 1700 680

CGTEE Fase C 350 100 a 265 1700 680

TRACTEBEL 72 80 400 550

Fonte: CGTEE (2015); Tractebel Energia (2015).

Além disso, como contido na definição de combustão, há geração de calor quando ocorre a conversão do carbono e do hidrogênio, principalmente em gás carbônico e água, respectivamente. Para o uso da combustão na termeletricidade, esse calor gerado é utilizado para geração de vapor, o qual, por sua vez, ao alimentar as turbinas a vapor das usinas termelétricas, produz energia elétrica. Assim, de ma-neira geral, a combustão pode ser representada como:

Combustível + ar atmosférico gases de combustão + emissões atmosféricas + calor

O uso do carvão mineral para geração termelétrica via combustão ainda possui um elevado potencial de incremento na matriz energéti-ca brasileira. De acordo com o BEN, para a geração de energia elétrica a partir da combustão em 2014, no Brasil, a oferta de carvão mineral e derivados ficou em 3,2%, de um total de 590,5 TWh. Destaca-se que, nesse mesmo ano, a demanda de carvão mineral para a geração de energia elétrica a partir de combustão aumentou em 9,4%, a qual foi de 2,7% em 2013.

Quanto à capacidade instalada de energia elétrica, o valor total para as fontes fósseis ficou em 24.149 MW, sendo apenas 3.389 MW para carvão mineral, o que corresponde a 14% do total (BRASIL, 2015). Como, no momento, não há unidades de gaseificação gerando ener-gia elétrica no Brasil, esse valor representa o total de capacidade de geração via combustão.

Nesse sentido, considerando os dois locais e as empresas que possuem usinas termelétricas atuais com geração de energia elé-trica a carvão mineral no Rio Grande do Sul, a tabela a seguir mos-tra o total de geração no ano de 2014. Somando a energia gerada

pelas usinas termelétricas a carvão mineral em 2013, chega-se a uma participação desse combustível de 1,5% do total de energia gerada no Rio Grande do Sul.

EssaparticipaçãoaindaaumentarádevidoàentradadaUTEPam-pa Sul no ano de 2019, e também da Tractebel Energia, que possuirá uma capacidade instalada de 340 MW. Esses números reforçam a ne-cessidade de incremento do carvão mineral para geração de energia elétrica em função da quantidade das reservas no Estado.

GERAÇÃO APROxIMADA DE ENERGIA ELéTRICA A CARVÃO MINERAL NO RIO GRANDE DO SUL EM 2013

Empresa Geração de Energia Elétrica (GWh)

Eletrobras – CGTEE 2.837

Tractebel Energia 254

Total – carvão mineral no RS 3.091

Total – energia elétrica no RS 24.457

Fonte: CGTEE (2015); Tractebel Energia (2015).

Segundo o PNE 2030 (MME, 2007), considerando o estágio de desenvolvimento dessas tecnologias e as características do carvão nacional, as tecnologias de combustão pulverizada e leito fluidizado são as que apresentam as melhores perspectivas para aplicação em caldeiras nas futuras termelétricas a carvão nacional.

No Estado do Rio Grande do Sul, as principais usinas termelétricas têm utilizado o carvão na forma pulverizada. Essa forma, no entanto, tecnicamente não é a mais recomendável para o tipo de carvão rico em cinzas e friável do Estado, especialmente o carvão de Candiota-RS. A CIENTEC tem trabalhado em pesquisa e desenvolvimento e gerado resultados a partir do uso de carvão mineral em leito fluidizado.

Essa tecnologia, que será mais bem descrita em outra seção des-te capítulo, tem sido a mais utilizada em novos empreendimentos, possuindo, hoje, melhor eficiência e menores relações de gases de efeito estufa por MWh devido à sua flexibilidade a diversos tipos de combustível, como carvões de características semelhantes ao carvão encontradonoRioGrandedoSul.AUTEPampaSul,previstapara


entrar em operação no ano de 2019, já utilizará a tecnologia de leito fluidizado circulante para a combustão do carvão.

Umavezrealizadaacombustãodocarvãomineralcomaratmosfé-rico, de acordo com a configuração da caldeira, haverá a transferência do calor produzido para a geração de vapor. Essa geração ocorre nas tubulações de vapor dentro da caldeira, onde é gerado o vapor supe-raquecido, que é conduzido até a turbina para a geração de energia elétrica. A eletricidade produzida no gerador é convertida para a ten-são requerida e fornecida aos consumidores por meio das linhas de transmissão. A figura a seguir mostra um esquema de funcionamento de uma usina termelétrica.

Para a geração termelétrica a partir da combustão, o roadmap estratégico para produção, uso limpo e eficiente do carvão mineral nacional: 2012 a 2035 (CGEE, 2012) definiu algumas tecnologias prio-ritárias:

• plantasdepressão supercrítica,decarvãopulverizadoe leitofluidizado circulante;

• plantas de leito fluidizado borbulhante de pressão subcríticamulticombustível;

• previsãodecapturaearmazenamentodegáscarbônicoemno-vas plantas a carvão;

• capturadegáscarbônico(pré-combustão,pós-combustão,oxi-combustão e biofixação);

• cofiring (cocombustão, que será explorado em outra seção).

As tecnologias mencionadas apresentam vantagens que incluem a possibilidade de obtenção de maiores eficiências energéticas e melhores resultados ambientais, especialmente no que se refere às emissões atmosféricas e de gás carbônico, além disso, são tecnologias mundialmente utilizadas em novas plantas para geração termelétri-ca. Ao priorizar essas tecnologias, algumas vantagens para o uso de carvão mineral podem ser alcançadas, como a geração de menores resistências políticas e da opinião pública.

Para a geração de energia em larga escala, é preciso considerar a questão dos gases causadores do efeito estufa e contaminantes. É imprescindível direcionar os investimentos, tanto em pesquisa como em desenvolvimento industrial, para as tecnologias com potencial de apresentar os melhores retornos também nesse aspecto.

Para as emissões de dióxido de enxofre, inerentes à combustão de carvão mineral, existem diferentes tecnologias de controle. Essas tecnologias são capazes de gerar coprodutos oriundos da reação da substância utilizada para o controle do dióxido de enxofre. No entan-to, primeiro, devem-se distinguir as possibilidades de controle de dió-xido de enxofre (dessulfuração) interna e externamente.

A dessulfuração interna ocorre pela adição de calcário na caldeira, de maneira a controlar o dióxido de enxofre no seu momento de ge-ração, na combustão do carvão, pela alimentação de calcário. O calcá-rio é fonte de carbonato de cálcio (CaCO3), que, pelo uso do calor da caldeira, calcina, gerando CaO e CO2, segundo a reação a seguir:

CaCO3 CaO + CO2

Na sequência, o CaO reage com o SO2 gerado na combustão, con-forme:

CaO + SO2 + 1/2O2 CaSO4

Pode-se utilizar calcário calcítico ou dolomítico, sendo o primeiro mais rico em CaCO3 e o segundo com menores quantidades desse componente. O calcário dolomítico, no entanto, é largamente encon-tradonoRioGrandedoSul,alémdisso,émaisbarato.Umagrandevantagem de uso das tecnologias de leito fluidizado é a possibilidade de obtenção de elevadas conversões de dióxido de enxofre na des-sulfuração interna durante o processo de queima de carvão, podendo chegar a faixas de 70 a 80% de captura no leito fluidizado borbulhan-te e a mais de 90% para o leito fluidizado circulante.

A dessulfuração externa refere-se ao controle das emissões de di-óxido de enxofre após a saída dos gases da caldeira. Para isso, desta-ca-se a dessulfuração também pelo uso de calcário e a dessulfuração realizada com amônia. A primeira gera como coproduto o gesso e a segunda gera como coproduto o fertilizante.

A figura a seguir mostra uma configuração do processo de dessul-furação externa com calcário, que ocorre após a etapa de remoção de partículas (oriundas das cinzas), com esquema de funcionamento de umadessulfuraçãocomcalcárioeoxidaçãoforçada.Umasuspensãode calcário na forma de spray é injetada na parte superior do equipa-mento e há a introdução de ar na base do absorvedor, de maneira a garantir a oxidação do dióxido de enxofre para a produção de gesso (CaSO4.2H2O).

A outra possibilidade de fazer a dessulfuração interna mencionada, apesar da desvantagem de introduzir a necessidade de transporte e armazenamentodeamônia(NH3), é conseguir gerar um produto de maior valor agregado. A reação global envolve a reação do hidróxido deamônio(NH)2SO4) com o dióxido de enxofre para produção de sul-fatodeamônio((NH4)2SO4). O produto dessa tecnologia, sulfato de amônio, é um fertilizante de elevado valor comercial, que possui uma elevada demanda na indústria agrícola, ainda mais em um Estado com as características do Rio Grande do Sul.

Com relação às emissões de gás carbônico, os índices de emissões por unidade de energia gerada devem ser reduzidos mediante a ado-ção de tecnologias limpas para conversão de carvão, que efetivam o aumento da eficiência das plantas termelétricas, de tecnologias CCS (Carbon Capture and Storage), de separação e de armazenamento de gás carbônico (CGEE, 2012).

Combustível+

AR

EletricidadeGeradorTurbina

VaporGases da

Combustão

Condensador

Caldeira

SaídaH2O Fria

SaídaH2O Quente

Lago

Líquido

Bomba


As tecnologias limpas de carvão são capazes de mitigar o impac-to ambiental causado pelo uso desse combustível. Primeiro, o foco dessas tecnologias voltou-se para o dióxido de enxofre e o material particulado. Mais recentemente, o foco voltou-se para as tecnologias de captura de carbono para a redução das emissões de gás carbô-nico.Diversosprogramasdegoverno,comdestaqueparaEUA,Ale-manha, Espanha, Polônia, Austrália e China, focaram-se na pesquisa e no desenvolvimento dessas tecnologias para aplicar nas plantas comerciais. Algumas rotas para conversão térmica que minimizam as emissões são mostradas na figura ao lado (rotas para a captura de gás carbônico).

No atual momento tecnológico, existem três distintas tecnologias para a combustão de carvão que têm recebido maiores estudos e in-vestimentos, com vistas a uma menor geração de gás carbônico:

• capturadogáscarbônicoapósacombustãodocarvão;

• gaseificaçãocomciclocombinadoseguidodepré-capturadogás carbônico;

• oxicombustão–utilizaçãodeoxigênionolugardoaratmosféri-co e reciclo do gás enriquecido com gás carbônico.

O objetivo dessas tecnologias é produzir uma corrente com alta concentração de gás carbônico, que pode ser transportado e armaze-nado. Devido às necessidades de obtenção de oxigênio e captura do gás carbônico gerado, essas tecnologias apresentam algumas penali-dades energéticas se comparadas com uma termelétrica tradicional. Tais penalidades fazem a geração de energia elétrica por unidade de massa de combustível alimentado no processo ser menor. Devido a essas penalidades, surge a necessidade de caminhar em nível de pes-quisa, desenvolvimento e inovação nessas áreas, uma vez que cons-tituem as tecnologias emergentes de geração termelétrica em nível mundial.

pós-combustão

pré-combustão

oxicombustão

processos industriais

compressão edesidratação do c2

separação de ar

potência e calor

potência e calor

ar/o2vapor

ar/o2

o2

co2

n2 o2

H2

ar

ar

ar

gás/óleo

gás, amônia, açomatéria-prima

carvãogásbiomassa

carvãogásbiomassa

carvãogásbiomassa

carvãobiomassa

reforma+ sep. co2

gaseificação

processo+sep. co2

potência e calor

separação do co2

Fonte: SINES (2006)

Caldeira Gases decombustão

Registrode entrada

Registrode saída

Gasestratados

Chaminé

Reaquecedor(GGH)

Absorvedor

Registro de“Bypass”

PrecipitadoresEletrostáticos

Calcário

Moinho de bolasNível injeção

Filtro de bandas

Água flitrada

Bombas de recirculação

Bombas suspensão gesso

Silo dogesso

Ar Oxidação

“Slury” - suspensão calcário

Água Processo

Separador gotículas

Tratamento efluente líquido

VTI

ESQUEMA DE fUNCIONAMENTO DE DESSULfURAÇÃO COM CALCáRIO E OxIDAÇÃO fORÇADA

ROTAS PARA A CAPTURA DE CO2

co2

co2

co2

n2 o2

n2


Como essas tecnologias podem ser utilizadas em qualquer pro-cesso de combustão, desde que economicamente viáveis, o seu desenvolvimento apresenta grande potencial para adaptação de plantas em operação ou novas plantas. Além disso, outras indústrias, tais como refinarias, petroquímicas, siderúrgicas e cimenteiras, são grandes emissoras de gás carbônico e potenciais utilizadoras dessas tecnologias (CGEE, 2012).

O desenvolvimento de técnicas de captura e sequestro de carbono permite visualizar uma planta de emissões zero no longo prazo. Entre-tanto, uma planta em escala comercial não deverá ser implementada antes de 2020. Os custos atuais associados ao sequestro de carbono sãoestimadosemUS$50aUS$100portoneladadegáscarbônico.Acredita-se, no entanto, ser possível a redução de tais custos para pa-tamaresemtornodeUS$25aUS$50portoneladaaté2030,conside-rando os avanços tecnológicos.

GASEIfICAÇÃO

A gaseificação consiste em um processo por meio do qual uma mistura de gases combustíveis é obtida a partir da transformação de combustíveis sólidos ou líquidos. Ao contrário do processo de com-bustão, em que se busca a obtenção de energia térmica a partir da liberação de calor obtida no processo oxidativo, a gaseificação envol-ve reações químicas entre uma fonte rica em carbono e uma fonte de hidrogênio(normalmentevapord’água)e/ouoxigênio,produzindouma mistura gasosa denominada gás de síntese.

O gás de síntese constitui-se em uma mistura rica em hidrogênio (H2)emonóxidodecarbono(CO).Ogásgeradonagaseificaçãopodeser utilizado para diferentes aplicações, como a geração de energia elétrica, o uso siderúrgico e a sua transformação em produtos quími-cos de valor agregado por meio da cadeia carboquímica. Acrescen-tadas a maior eficiência do processo e a minimização de emissões atmosféricas, a gaseificação é considerada a tecnologia mais limpa para o uso do carvão mineral, possuindo tecnologias maduras e bem estabelecidas, além de diversas opções para aplicação.

A composição e estrutura do combustível são importantes para a escolha da aplicação e da tecnologia para promover a sua gaseifi-cação. Os carvões dos seguintes ranks são ideais para a gaseificação: sub-betuminoso, betuminoso e lignito. Além do grau de metamorfis-mo expresso no seu rank, características como teor de cinzas, voláteis, teor de enxofre e umidade são importantes para o processo de gasei-ficação. Em função dessas e outras propriedades variarem significati-vamente conforme a fonte e o tipo de combustível, algumas análises são necessárias para a caracterização dos carvões (ou misturas) e das cinzas e para a definição das condições de seu processamento, entre as quais se destacam:

• análiseimediataeelementar;• reatividadeadióxidodecarbono;• distribuiçãodotamanhodepartículas;• termogravimetriaeanálisetérmicadiferencial;• fusibilidadeeviscosidadedascinzas;• difraçãoefluorescênciaderaiosX(cinzas);• podercaloríficoinferioresuperior.

Ao entrar no reator de gaseificação, o carvão passa por uma se-quência de etapas enquanto se desloca entre as diferentes zonas do equipamento. Essas transformações e as cinéticas dependerão do tipo de gaseificador e das condições de operação. O material mineral que permanece no carvão é retirado do gaseificador como cinzas.

Em relação às reações químicas que ocorrem durante a gaseifica-ção, as principais reações termoquímicas consistem na gaseificação comvapord’águaenaoxidaçãoparcialdocombustívelsólido,sen-do que a liberação de calor dessa última fornece a energia necessária para a ocorrência da reação (reação endotérmica). A reação a seguir apresentaagaseificaçãocomvapord’água:

C(s)+H2OCO+H2

A reação a seguir apresenta a oxidação parcial do combustí-vel sólido:

C(s) + ½O2 CO

Entretanto, outras reações paralelas ocorrem de forma simultânea. As reações secundárias que ocorrem com maior frequência são:

• areaçãodecombustãocompletadocarbono:

C(s) + O2 CO2

• areaçãodedeslocamentoágua-gás(watergasshift): H2O + CO H2 + CO2

• areaçãodemetanação: 3H2 + CO H2O+CH4

Ao contrário do que ocorre no processo de combustão de carvão, os compostos sulfurados e nitrogenados não se apresentam na forma oxidada,massimnasformasreduzidas,sendoogássulfídrico(H2S) e a amônia(NH3) os gases formados em maior quantidade dos diferentes compostos, respectivamente.

A classificação mais usual dos gaseificadores refere-se ao tipo de leito adotado no projeto do equipamento:

• noreatordeleitofixo,ocarvãosedeslocaemcontracorrenteaovapor e oxigênio, em que o fundo do equipamento atinge as maiores temperaturas;

• noreatordeleitofluidizado,ocarvão,ovaporeooxigênioen-contram-se bem misturados, de forma que a distribuição de temperatura é uniforme ao longo do reator;

• ogaseificadordeleitoarrastadoédotipoplug-flow,emqueocarvão e os gases deslocam-se em cocorrente pelo reator. Esse reator normalmente opera a temperaturas elevadas e de forma uniforme, sendo utilizada uma chama para tanto.

O quadro a seguir apresenta informações adicionais e condições operacionais dos principais tipos de gaseificadores.


Tipo de gaseificador Leito fixo Leito fluidizado Leito arrastado

Matéria-prima preferencial Lignita, carvão betuminoso reativo, resíduos Lignita, carvão betuminoso, coques, biomassas, resíduos Lignita, carvão betuminoso reativo, coque de petróleo (líquido)

Tamanho do combustível (mm) 6 a 75 < 6 < 0,1

Teor de cinzas Sem limites, porém < 25% para slagging Sem limite Preferencialmente < 25%

Temperatura de saída do gás (°C) 420 a 650 920 a 1.050 1.200

Condições das cinzas Secas/slagging Secas/slagging Slagging

Característica peculiar Hidrocarbonetoslíquidosnogás Elevada reciclagem do char Elevada quantidade de calor sensível no gás quente

Principal aspecto técnico Usodosfinosdocarvãoedehidrocarbonetoslíquidos Maior conversão de carbono Resfriamento do gás

Fornecedores famosos Sasol-Lurgi Kellogg Rust Westinghouse (KRW) Texaco e Shell

* slagging: aglomeradasFonte: Aasberg-Petersen et al. (2004); SFA Pacific (2000).

Conforme indicado na tabela, para a seleção da tecnologia para a gaseificação do carvão mineral, alguns fatores avaliados incluem: características das matérias-primas, composição e pureza desejada para gás e resíduos gerados, características de operação, legislação ambiental, condições locais em relação às utilidades, entre outros.

Comoagentegaseificante,alémdovapord’água,existemduaspossibilidades para aplicação comercial: ar ou oxigênio. A escolha por ar ou oxigênio depende de fatores como a composição/reatividade do carvão mineral, o tipo de gaseificador utilizado e a aplicação do gás. A alimentação de ar, por haver um grande volume de nitrogênio (inerte) que dilui o gás de síntese, possui baixo poder calorífico. Em termos de poder calorífico, são basicamente três tipos de gás de sín-tese gerados:

• gás de baixo poder calorífico (entre 3,8 e 7,6 MJ/Nm³): ge-rado pelo processo de gaseificação com ar, suas aplicações in-cluem gás combustível para turbinas a gás e redução de minério de ferro. Por haver grande volume de nitrogênio e consequente baixo poder calorífico, o gás não pode ser usado como substitu-to do gás natural ou para a síntese de produtos químicos;

• gás de médio poder calorífico (entre 10,5 e 16 MJ/Nm³): suas aplicações incluem gás combustível para turbinas a gás, substituto para o gás natural ou para a síntese de produtos quí-

micos.DependendodarazãoH2/CO, o gás de síntese poderá ser usado na síntese de Fischer-Tropsch, na geração de metanol, de amônia, de metano (gás natural sintético) e de hidrogênio para uso em refinarias, células a combustível ou outras aplicações;

• gás de alto poder calorífico (superior a 21MJ/Nm³): princi-palmente usado como substituto para o gás natural.

Por meio da tecnologia Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC), é possível gerar energia elétrica que, sob o ponto de vista ambiental, aproxima-se das térmicas baseadas em gás natural. No primeiro estágio das unidades IGCC, o gás combustível é gerado a partir da oxidação parcial do combustível sólido ou líquido. Realiza-se a limpeza do gás gerado, a qual inclui a remoção de compostos sulfu-rados e de particulados, após o gás é alimentado a uma turbina para a geração de energia elétrica.

Além das maiores eficiências térmicas e minimização das emissões atmosféricas de compostos causadores de chuvas ácidas e do efei-to estufa, como SOx e NOx, a tecnologia IGCC apresenta vantagens quando comparada às térmicas convencionais baseadas em com-bustão de carvão.

As vantagens incluem o menor consumo de carvão em decor-rência de sua maior eficiência, as menores exigências em relação ao

sistema de resfriamento e espaço físico da planta, a sua construção modular adequada para incremento de capacidade e a grande flexi-bilidade quanto ao combustível (por exemplo, biomassas e resíduos). Por outro lado, o maior empecilho para a sua aplicação comercial comparada às plantas de combustão de carvão pulverizado consiste no custo de instalação (20% superior) e nos custos operacionais por MWh, que excede em aproximadamente 100% a outra tecnologia.

As demais potencialidades relacionadas à gaseificação, envolven-do a conversão do gás de síntese visando a produção de produtos químicos, serão tratadas a seguir.

CARbOQUÍMICA

A carboquímica compreende o estudo dos processos de obtenção de produtos químicos a partir do processamento termoquímico de carvão mineral e biomassas. Assim, de forma similar ao que ocorre na cadeia petroquímica, em que uma ampla variedade de produtos químicos pode ser obtida a partir da transformação do petróleo cru, a cadeia carboquímica permite a obtenção de gás natural sintético, metanol, gasolina, diesel, polímeros, entre outros, utilizando o carvão mineral ou as biomassas como matéria-prima de origem.

A figura a seguir ilustra diferentes aplicações para o gás de síntese gerado na gaseificação do carvão mineral.


Fonte: CGEE (2012).

Por meio da síntese de Fischer-Tropsch, o gás de síntese pode ori-ginar hidrocarbonetos líquidos diversos. Desenvolvida na década de 1920, essa tecnologia permitiu que a África do Sul, por exemplo, aten-desse às suas demandas por combustíveis líquidos durante décadas em que perdurou o regime do apartheid.

O processo consiste em um mecanismo de oligomerização, em que o monóxido de carbono é hidrogenado para gerar um monôme-ro(moléculabásica)-(CH2)-, o qual pode promover o crescimento da cadeia carbônica até que ocorra a etapa de terminação e consequen-te dessorção do composto formado.

Por meio dessa tecnologia, é possível a obtenção de produtos de elevado valor agregado, cuja obtenção é dependente basicamente das condições operacionais e dos catalisadores empregados no pro-cesso. A figura a seguir resume as duas principais rotas. É possível ob-ter gasolina ou olefinas leves quando empregadas temperaturas mais elevadas(HighTemperatureFischerTropsch–HTFT).Quandoospro-dutos de interesse são hidrocarbonetos de maior cadeia, como o die-sel ou os lubrificantes, são empregadas temperaturas mais brandas parafavoreceraetapadecrescimentodecadeia(LowTemperatureFischer Tropsch – LTFT).

GÁS DE SÍNTESE

T 300 – 340°C T 200 – 240°C

-OLEFINASGASOLINA LUBRIFICANTES

GÁS DE SÍNTESE

T 300 – 340°C T 200 – 240°C

-OLEGASOLINA

DIESELDIESELLUBRIFICANTESHTFT LTFT

Fonte: SOUZA (2015a).

Independentemente da rota, embora seja possível ajustar as condi-ções para se favorecer algum dos produtos, não é possível a obtenção de apenas um determinado produto (altas seletividades ou especifi-cidade), ou seja, o processo fornece uma mistura de hidrocarbonetos. Além dos hidrocarbonetos, a mistura inclui produtos oxigenados (al-coóis, cetonas, ácidos carboxílicos, etc.), que correspondem a 5 e 15% em massa dos produtos orgânicos obtidos.

Carvão

Gaseificador

SYNGAS

Vapor

Fertilizantes Reagentes

CalorCombustíveis

Plásticos

Hidrogênio

Eletricidade


O metanol é outro produto de elevado valor que pode ser obtido a partir do gás de síntese. A equação termoquímica revela como esse produto químico pode ser obtido, sendo empregadas condições si-milares às utilizadas na síntese de Fischer-Tropsch, porém o catalisa-dor empregado, nesse caso, baseia-se em cobre:

CO+2H2 CH3OH(álcool metílico ou metanol)

O metanol é demandado pela indústria química diretamente ou como reagente intermediário de outros produtos. Por exemplo, o metanol pode promover a transesterificação de triglicerídeos (por exemplo, óleo de soja e sebo bovino) para a produção do biodiesel ou ser usado diretamente como combustível automotivo ou como solvente industrial.

O metanol também pode originar outros produtos químicos usa-dos em diversos setores, conforme o esquema mostrado na figura a seguir, entre os quais, citam-se:

• acetato metílico, usado como solvente em adesivos ou na in-dústria de cosméticos;

• ácido acético, usado, entre outras aplicações, na indústria ali-mentícia, na indústria de celulose ou como reagente da indús-tria petroquímica para a obtenção de politereftalato de etileno (PET);

• éter dimetílico (DME), usado em aerossóis e visto como um combustível automotivo promissor;

• olefinas, que podem originar poliolefinas, ou seja, polímeros altamente demandados pela indústria, como polietileno (PE), polipropileno (PP) e outros com monômeros de maior cadeia.

A desidratação do metanol permite que maiores rendimentos em gasolina ou olefinas sejam obtidos quando comparada à síntese de Fischer-Tropsch. A multinacional ExxonMobil desenvolveu e explora comercialmente os processos Methanol-To-Gasoline (MTG) e Metha-nol-To-Olefins (MTO), que fornecem elevadas seletividades à gasolina e às olefinas, respectivamente.

ÁcidoAcético

AcetatoMetílico

EtenoPropenoMetanol

DME PEPPFonte: SOUZA (2015b).

As reações a seguir mostram as reações relacionadas à produção de hidrogênio e gás natural sintético a partir do gás de síntese:

H2O + CO H2 + CO2

CO+3H2 CH4+H2O

Pormeiodareaçãodedeslocamentoágua-gás(H2O + CO H2 + CO2),normalmenteérealizadooajustedarazãoH2/CO adequada para o uso do gás para outros processos de síntese indicados. Entre-tanto, ela permite o enriquecimento da mistura em teores maiores de H2, de forma que o gás hidrogênio possa ser usado em plantas indus-triais ou em células a combustível (figura a seguir).

Ogásnaturalsintético(SNG),formadopelareaçãoCO+3H2 CH4 +H2O, possui inúmeras aplicações, desde o uso como combustível industrial, veicular como GNV (figura a seguir) ou uso domiciliar.

Diferentes insumos usados como fertilizantes podem ser obtidos a partir do processo de gaseificação. Como mostra a reação a seguir, oprincipalcompostocontendoenxofre,ogássulfídrico(H2S),podeser convertido em enxofre elementar e, posteriormente, gerar ácido sulfúrico:

3H2S + 3/2 O2 3S+2H2OS+H2O + 3/2 O2 H2SO4

O gás sulfúrico pode originar ácido fosfórico a partir de minerais ricos em fosfatos, como, por exemplo, a apatita (reação a seguir).

H2SO4 + apatita H3PO4 + CaSO4

Além destes, a ureia pode ser obtida da amônia, por sua vez ori-ginada do hidrogênio produzido pela reação WGS e do nitrogênio separado do oxigênio quando da sua alimentação no gaseificador (reação a seguir).

3H2+N22NH3 ureia

Hidrogênio(gas natural)

Hidrogênio

Eletróllito

0,7 V2e-

2H+

H2 O2

Oxigênio(ar)

(-)Ânodo

(+)Cátodo

H2 2H+ + 2e O2+4H+ + 4e2H2O

ExEMPLOS DE PRODUTOS ObTIDOS A PARTIR DO METANOL


Assim, é possível verificar, a partir dos diversos exemplos trazidos, a diversidade de produtos que podem ser obtidos a partir do carvão mineral. De forma análoga à petroquímica, uma cadeia de produtos destinados a suprir os mais diversos setores da indústria pode ser pro-duzida a partir do carvão.

LEITO fLUIDIzADO NA COMbUSTÃO E GASEIfICAÇÃO DO CARVÃO MINERAL E bIOMASSA

Como já comentado, em função das características do carvão mi-neral encontrado no Rio Grande do Sul, o leito fluidizado é a tecnolo-gia mais adequada à sua conversão via combustão ou gaseificação. A seguir, serão abordados aspectos tecnológicos associados ao leito fluidizado, sendo essa a tecnologia mais empregada mundialmente em novas plantas termelétricas.

Quando um fluido, líquido ou gasoso, é uniformemente introduzi-do em um leito fixo de sólidos porosos (areia, por exemplo), ele per-cola até a sua parte superior por meio da porosidade. Em um primeiro momento, a configuração do leito é mantida igual enquanto o fluido passa pelos caminhos tortuosos e vazios (leito fixo). Quando a veloci-dade do fluido for aumentada a ponto de vencer a pressão imposta pelo leito poroso e chega-se a um dado valor no qual o peso do leito é igual à queda de pressão que o fluido sofre ao passar pelo leito, as partículas do leito passam a ficar suspensas. Essa condição é chamada de mínima fluidização. Com o aumento da velocidade superficial, do gás ou líquido, o leito passa a exibir características de fluido, estando, portanto, no estado de leito fluidizado.

Para gases como fluidos, a partir da mínima fluidização, bolhas serão geradas no leito, caracterizando a condição de leito fluidizado borbulhante. O aumento da vazão de gás resultará em um aumento das bolhas, as quais, por sua vez, crescem à medida que sobem para a superfície e chega-se a um regime de slugging, caracterizado por flutuações de pressão e diminuição das taxas de transferência de ca-lor e massa. A figura a seguir apresenta o leito fixo, o leito fluidizado borbulhante e o leito fluidizado circulante.

Em caldeiras de combustão ou gaseificação de carvão mineral ou biomassa em leito fluidizado, o leito de suporte é composto por areia. O combustível, após a sua alimentação na fornalha, deve entrar no leito e, ao entrar em contato com o oxigênio do ar atmosférico, deve entrar em combustão ou sofrer as reações de gaseificação.

Apesar de existirem diferentes regimes de fluidização, as tecno-logias de leito fluidizado utilizadas em caldeiras em escala industrial são o leito fluidizado borbulhante e o leito fluidizado circulante. O primeiro é uma tecnologia já utilizada que proporciona boa flexibili-dade quanto à alimentação de diferentes combustíveis, como já evi-denciado em trabalhos realizados no Laboratório de Combustão da CIENTEC. O segundo consiste em uma tecnologia utilizada em novos projetos de usinas termelétricas e que ainda necessita de entendi-mento de alguns aspectos científicos e tecnológicos. Esses aspectos incluem o uso de carvão brasileiro, que possui algumas características específicas, como elevado teor de cinzas e enxofre e alta friabilidade.

A combustão em leito fluidizado, uma tecnologia consolidada e adaptável a distintas situações locais de características de combustí-vel, como o elevado teor de cinzas do carvão mineral nacional, é passí-vel de proporcionar uma sensível redução de compostos de enxofre. Dessa forma, a minimização nas emissões atmosféricas é uma impor-tante vantagem dessa tecnologia.

A captura do dióxido de enxofre via utilização da tecnologia de leito fluidizado apresenta a vantagem de possibilitar a alimentação de compostos que reagem com os óxidos de enxofre dentro do leito (calcário), no momento da sua geração. Consequentemente, há uma menor necessidade quanto aos requisitos de dimensionamento dos equipamentos posteriores para abatimento dessa emissão atmos-férica. No entanto, comparações entre as duas tecnologias de leito fluidizado mencionadas – borbulhante e circulante – ainda precisam ser estudadas, principalmente no Brasil, para um futuro scale up no domínio da operação dessas tecnologias.

A grande vantagem do abatimento do dióxido de enxofre via utili-zação da tecnologia de leito fluidizado é a possibilidade de alimenta-ção de compostos que reagem com os óxidos de enxofre dentro do leito, no momento da sua geração. Os resultados obtidos pela CIEN-TEC nas últimas décadas serão apresentados na próxima seção com maiores detalhes.

Considerando o leito fluidizado como uma tecnologia de caldei-ra muito utilizada cada vez mais nos últimos anos, as figuras a seguir mostram a configuração dentro de um sistema de geração de vapor para uma turbina a fim de produzir energia elétrica.

Leito fixo

Gás Gás Gás e Sólidos

Recirculação de sólidos

Velocidade baixa do gás

Leito fluidizado borbulhante

Velocidade média do gás

Leito fluidizado circulante

Velocidade alta do gás


De maneira geral, o leito fluidizado borbulhante tem mostrado menores custos de instalação e operação do que o leito fluidizado circulante. Este último, no entanto, tem sido mais indicado para usinas termelé-tricas de maior porte, além disso, é uma das tecnologias que geram maiores eficiências e, consequente-mente, menores relações de emissão tCO2/MWh. O leito fluidizado borbulhante, por outro lado, tem sido uma tecnologia de maior aplicação para usinas termelétricas de menor capacidade e locais para geração descentralizada, uma vez que, devido à sua flexibilidade de operação, pode aceitar diferentes tipos de combustíveis em uma mesma caldeira. A figura a seguir apresenta uma caldeira multicombustível em leito fluidizado borbulhante.

Fonte: HPB (2015)

A figura a seguir apresenta uma caldeira em leito fluidizado circulante.

Fonte: HPB (2015)

SAÍDA PRINCIPALDE VAPOR

U-BEAMS

CIRCUITOEVAPORATIVO

INTERNO

SILO DE CARVÃO

ALIMENTADORESGRAVIMÉTRICOS

LEITO FLUIDIZADO

PARA RESFRIAMENTO

DECINZAS

ARSECUNDÁRIO AR PRIMÁRIO FDF

AQUECEDORDE AR

TUBULAR

ECONOMIZADOR

RETORNODECINZAS

MULTICICLONE

ALIMENTAÇÃO DEÁGUAAOTUBULÃO

REAQUECEDORQUENTE

REAQUECEDORFRIO

SUPERAQUECEDORSECUNDÁRIO

FORNALHA

LINHADEREFRATÁRIOS

SUPERAQUECEDORWING HALL

TUBOSDEÁGUA

TUBULAÇÃODE VAPOR

SILO DEBIOMASSA

FORNALHA

QUEIMADORES

LINHADEREFRATÁRIOS

BFB

ARSECUNDÁRIO

AR PRIMÁRIO

RECIRCULAÇÃODE GASES

AQUECEDORTUBULARDEAR

PRIMÁRIO

SUPERAQUECEDOR

PAINELEXPLORATIVO

AQUECEDORTUBULARDEAR

SECUNDÁRIO

ECONOMIZADOR

TUBULAÇÃODE VAPOR


PERSPECTIVAS PARA USO DO CARVÃO MINERAL

O carvão mineral é o combustível fóssil mais abundante entre os existentes no Brasil, superando, inclusive, a soma de todos os demais fósseis. Sua utilização atinge, nos dias de hoje, aproximadamente 3% da matriz energética nacional, embora o carvão mineral seja uma al-ternativa econômica de grande disponibilidade no Rio Grande do Sul, para a expansão da geração de energia, contribuindo para a estabilida-de do sistema elétrico nacional.

No mundo, após uma rápida expansão do aumento da geração de energia a partir de derivados de petróleo e gás natural, a geração a par-tir de carvão começou a subir novamente. O gráfico a seguir mostra a produção mundial de energia pelas diversas fontes entre 1900 e 2012.

ÓLEO CARVÃO NUCLEAR

GÁS NATURAL HIDRO RENOVÁVEIS

14,000

12,000

10,000

8,000

6,000

4,000

2,000

0

Mto

e

1900

1904

1908

1912

1916

1920

1924

1928

1932

1936

1940

1944

1948

1952

1956

1960

1964

1970

1972

1976

1980

1984

1922

2092

1096

2000

2004

2008

2012

Fonte: Kontorovich et al., 2014.

O aumento da contribuição do carvão dentro da matriz energética mundial pode ser visualizado no gráfico a seguir, que mostra a partici-pação das diversas fontes na produção mundial de energia entre 1900 e 2012. A participação dos renováveis, onde está a biomassa, apesar de ainda com pouca expressividade, já mostra expansão, tendo uma previsão de participação de 7% em 2040.

CARVÃO NUCLEAR

HIDRO RENOVÁVEIS

ÓLEO

GÁS NATURAL

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Mto

e

1900

1905

1910

1915

1920

1925

1930

1935

1940

1945

1950

1955

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

Fonte: Kontorovich et al., 2014.

De forma geral, para o Brasil, segundo o BEN ano-base 2014 (MME, 2015), para atender de forma adequada ao crescimento da carga de energia, a previsão manteve a opção por indicar a expansão do par-que gerador também com termelétricas entre os anos de 2021 e 2024, totalizando 4.800 MW, além dos quase 5.000 MW comercializados em 2014 e 2015. Destaca-se que a concretização dessa expansão termelé-trica planejada está atrelada à disponibilidade e competitividade dos projetos, preferencialmente de usinas movidas a gás natural, nos fu-turos leilões para compra de energia nova. Em caso de inviabilidade, outras fontes constituem alternativas para o atendimento à demanda, entre elas, as usinas térmicas a carvão.

Ainda no Plano Decenal de Energia (PDE) (MME/EPE, 2015), há pre-visão de elevação da capacidade instalada na Região Sul de aproxima-damente 1500 MW até 2024. O gráfico a seguir mostra o acréscimo de capacidade instalada termelétrica por região brasileira. Esse gráfi-co não incorpora a geração termelétrica nuclear nem com biomassa. Para atender, de forma adequada, ao crescimento da carga de ener-gia prevista no horizonte deste plano, a expansão do parque gerador termelétrico agregará cerca de 10.500 MW até 2024. Destaca-se que a concretização dessa expansão termelétrica está atrelada à disponibi-lidade de combustível a um preço competitivo para participação dos projetos nos futuros leilões de energia nova. Para efeitos de simulação e apresentação dos resultados desse plano, foram consideradas usinas

agásnatural,comCustoVariávelUnitário(CVU)igualaotetodeR$250/MWh. O gráfico baseia-se na expansão da geração via gás natural.

NORTE SUL NORDESTE SUDESTE/ CENTRO- OESTE

4.000

3.000

2.000

1.000

0Acr

ésci

mo

de

pot

ênci

a in

stal

ada

por

reg

ião

té

rmic

a (M

W)

acréscimo total = 10.546 mW

2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024

Fonte: MME/EPE (2015).

O referido plano não prevê a expansão da geração a carvão. No en-tanto,cabeconsiderarqueaUTEPampaSul,nofinalde2014,entrounoleilãoA5paraUTEsabiomassa,gásnaturalliquefeitoecarvãocomumpreçoinicialdeR$209/MWh.ATractebelEnergiacomercializouaenergiaaopreçodeR$201,98/MWh(TractebelEnergia,2015).Essescomentários mostram a necessidade de iniciativas regionais para fo-mentar o incremento do uso do carvão mineral do Rio Grande do Sul na matriz energética brasileira.

O Rio Grande do Sul possui boa capacidade de engenharia básica e de processos para atuar em projetos no setor energético, desde ativi-dades de mineração e produção, até a transformação em energia elé-trica ou energia mecânica.

A geração termelétrica, visando fornecer segurança energética, usando carvão de menor custo por unidade de energia, deverá utilizar tecnologias adequadas para queima limpa. O carvão mineral, como todos os outros energéticos fósseis, requer um alto grau de controle ambiental, impondo que o Governo, produtores e usuários intensifi-quem suas ações a um nível que possibilite sua lavra, beneficiamento e uso de forma sustentável.

A tabela a seguir sumariza o montante de recursos estimados nos investimentos necessários aos novos empreendimentos termelétricos


nohorizonte2015-2030,calculadosnabasemédiadecustodeR$4.500.000porMWinstalado.Dessasusinas,aUTEPampa,daTracte-bel, irá entrar em operação já no ano de 2019.

Usina Termelétrica (UTE) Potência (MWe) R$ bilhões

Seival 600 3,00

ENEVA Sul 727 3,64

CTSul 650 3,25

Pampa Sul 340 1,75

Candiota D 350 1,75

Ouro Negro 600 3,40

Total 3267 16,79

Em um sistema elétrico de base hidráulica, a flexibilidade de aqui-sição e o uso do combustível térmico são características desejáveis do regime operativo das termelétricas. Além disso, quanto mais flexível for esse regime operativo, maior tende a ser a competitividade da ge-ração termelétrica pela apropriação possível do excedente hidráulico em períodos de hidrologia favorável.

De forma geral, a lógica econômica impõe que essas usinas devam permanecer praticamente desligadas nos períodos de abundância hidrológica, gerando energia elétrica apenas nos períodos em que as afluências e o estoque de água dos reservatórios são insuficientes para o atendimento da carga. Esse regime operacional é denominado complementar.

O desconhecimento prévio de datas, prazos e quantidades de uti-lização do combustível, resultante desse regime operacional, porém, transfere parte das incertezas do regime hidrológico para a logística de suprimento e manutenção das usinas térmicas. É justamente a possibilidade de solução adequada do problema logístico, pela es-tocagem ou aquisição não regular, que faz da geração térmica com base no carvão uma das principais alternativas para a operação em complementação (CGEE, 2012).

Além do seu uso por meio da combustão para geração elétrica, conforme já mostrado, são muitas as oportunidades para explorar o carvão mineral por meio da gaseificação e carboquímica.

Por meio da gaseificação, o carvão mineral gera um gás de síntese, uma mistura gasosa rica em hidrogênio e monóxido de carbono, que pode ser utilizado diretamente para geração de energia elétrica, para alimentação de motor de combustão interna ou mesmo para a redu-ção direta do ferro (DRI).

A tecnologia IGCC permite um incremento, em termos de eficiên-cia e sustentabilidade ambiental, do uso do carvão mineral para a ge-ração de energia elétrica. Conforme discutido, a crise energética que o Brasil vem enfrentando e a necessidade de segurança energética, por meio da exploração de recursos que garantam o fornecimento de forma independente de outras condições (energia firme), incentivam a geração de energia elétrica a partir do carvão mineral.

Existem diferentes fornecedores que comercializam plantas IGCC no mundo, havendo unidades em diferentes países, especialmente naqueles em que há uma legislação ambiental mais restritiva quanto às emissões atmosféricas. Entretanto, o custo dessa tecnologia com-parada a outras disponíveis para geração térmica é uma grande di-ficuldade para viabilização de plantas IGCC no País. Em decorrência desses aspectos econômicos, as novas térmicas baseadas no carvão mineral, em etapa de construção ou ainda buscando a sua contrata-ção na ANEEL, utilizarão outras tecnologias consolidadas (leito pulve-rizado ou fluidizado).

Em relação ao seu uso siderúrgico, algumas dificuldades que vêm segregando o carvão mineral relacionam-se à composição e às pro-priedades do carvão gaúcho, que possui alto teor de cinzas (50%, sen-do o limite de 10 a 15% para uso na siderurgia), alto teor de enxofre (até 7%; limite de 1% para siderurgia) e propriedades plásticas e aglo-merantes inadequadas.

Dessa forma, todo o carvão mineral para uso siderúrgico é impor-tado(sobretudo,dosEUAedaAustrália),oquefazesseinsumoseroterceiro maior déficit na balança comercial do País, correspondendo aUS$2,9bilhõesanuais(IAB,2013).Entretanto,comooportunidadespara promover o uso do carvão gaúcho na siderurgia, citam-se o be-neficiamento, removendo as cinzas e o enxofre em fase anterior ao seu uso, ou a utilização de misturas desse recurso com carvões mine-rais importados ou mesmo com carvão vegetal. Outra oportunidade, mais relacionada à gaseificação, seria o uso do gás de síntese para a redução direta do ferro, uma vez o hidrogênio e o monóxido de car-bono são agentes redutores dos óxidos de ferro para a sua transfor-mação em ferro metálico para o aço.

Embora o seu uso para fins termelétricos seja fundamental para garantir o atendimento à demanda por eletricidade e garantir o cres-cimento econômico do Brasil, a carboquímica é outro segmento de extrema relevância ao Estado, ao permitir agregar valor ao carvão mineral gaúcho. O gráfico a seguir mostra uma estimativa do valor agregado conferido à unidade de carvão mineral quando comparado ao seu uso termelétrico (a esse, atribuído o valor unitário).

25

20

15

10

5

0Produtos

Polímeros

Elet

ricid

ade

Gas

olin

a

Met

anol

Ole

finas

Gás

liq

uefe

ito

Fonte: EPE (2012) – modificado.

Por meio da carboquímica, o gás de síntese pode ser convertido em gás natural sintético, combustíveis líquidos e produtos químicos de alto valor que atendem às necessidades de diferentes segmentos. Por exemplo, o gás natural sintético (SNG) pode ser uma alternativa à sua importação e distribuição que chega ao Estado via gasoduto Bra-sil-Bolívia ou gasoduto da Argentina. Dessa maneira, além de suprir as térmicas que operam a gás natural (por exemplo, Sepé Tiarajú da PetrobrasS.A.eUTEUruguaianadaAESSul),ocarvãomineralpossuio potencial de atender ao uso do gás para fins domiciliares, industriais ou veiculares (GNV). A própria Sulgás poderia se beneficiar e comer-cializar o SNG no Estado.

Outra oportunidade de particular interesse ao Estado consiste na produção de metanol. Embora o Brasil tenha abundância quanto às fontes de matérias graxas (óleos vegetais e gordura animal), pratica-mente todo o metanol consumido para a produção do biodiesel é importado.


Com a produção do metanol a partir do carvão mineral, seria possí-vel se aproximar da autossuficiência quanto a essa outra atividade im-portante no Rio Grande do Sul (o maior produtor nacional de biodie-sel). A expectativa é de crescimento de 25% na produção do biodiesel no ano de 2015, bem como previsões otimistas quanto à ampliação do mercado. Além do seu uso direto, o metanol pode servir de inter-mediário para muitos outros produtos químicos de uso em diferentes áreas (cosméticas, alimentícias, plásticos, etc.).

Especificamente no caso da indústria petroquímica, o metanol pode suprir a carência de nafta do Polo Petroquímico de Triunfo-RS. Embora o Brasil seja autossuficiente em petróleo, o petróleo brasileiro possui uma composição que corresponde a 80% de frações pesadas, de forma que 30% da nafta (frações mais leves) utilizada pelas petro-químicas sejam importados. Essa importação vem sendo um empe-cilho para o seu fornecimento, como se observa na dificuldade da ne-gociação para suprimento de nafta envolvendo a Braskem e a REFAP S.A. no âmbito do Polo de Triunfo-RS.

O processamento do metanol obtido do carvão permite a ob-tenção de olefinas leves que poderiam solucionar essa dificuldade e possivelmente viabilizar o fornecimento da nafta à central de ma-térias-primas (Braskem) e às indústrias de segunda geração do Polo Petroquímico. Além do metanol, o hidrogênio obtido da gaseificação e do ajuste do gás de síntese seria outro insumo que poderia ser ofer-tado ao polo e às indústrias da Região Metropolitana.

A produção de fertilizantes a partir do carvão mineral gaúcho é ou-tra rota promissora e que encontraria um sólido e amplo mercado no Estado porque a composição do carvão contém de moderado a alto teor de enxofre, favorável à obtenção de ácido sulfúrico e ácido fosfó-rico, insumos da indústria de fertilizantes. Além destes, a ureia pode ser obtida desse mesmo processo. Os fertilizantes são um insumo que onera muito a balança comercial do País, em função dos custos de im-portação e do grande volume demandado pelo agronegócio, espe-cialmente no Estado. Com o carvão mineral, o Estado poderia suprir a demanda do agronegócio, fortalecendo ainda mais essa atividade no Rio Grande do Sul.

Algumas empresas já identificaram essas oportunidades e inves-tirão na gaseificação do carvão mineral gaúcho para a obtenção de diferentesprodutos.ACopelmianunciou investimentodeUS$1,8bilhão em unidade para a obtenção de aproximadamente 2 milhões

de m³ por dia de gás natural sintético (SNG). A unidade utilizará tec-nologia da sul-coreana Posco, com previsão de início de operação em 2020. Em memorando de entendimento firmado junto ao Governo do Estado em 2014, a Sulgás manifestou interesse de compra do gás natural gerado pela Copelmi. Também o gás poderia atender parcial-mente a demandas da nova usina térmica do grupo Bolognesi, cujo fornecimento dar-se-á por gás liquefeito vindo de outros países por navios, sendo regaseificado no município de Rio Grande, no RS.

O grupo VAMTEC S.A., representante do grupo norte-americano Synthesis Energy Systems (SES), está conduzindo estudos para avaliar investimentos na gaseificação do carvão mineral gaúcho. O projeto avalia qual seria a rota mais interessante, porém já foi manifestado in-teresse pela produção de energia elétrica (IGCC) ou pela síntese de metanol. A intenção foi manifestada por meio de memorando de entendimento firmado com o Governo do Estado em 2014. O inves-timento médio para uma unidade com capacidade de geração de energiaelétricadeaproximadamente80MWseriaentreUS$200a450 milhões.

Em março de 2015, foi firmado um protocolo de intenções entre a TransGas Development Brazil e o Governo do Estado para implantar uma fábrica de fertilizantes no município de Candiota-RS a partir da gaseificação do carvão mineral daquela região. O investimento pre-vistoédeUS$2,7bilhõesparaaproduçãode2,1milhõesdetone-ladas de ureia por ano. A previsão de início das obras é 2016 e, para início de operação, é 2019. O investimento possui garantias de forne-cimento de carvão mineral por parte da CRM. A força do agronegócio do Rio Grande do Sul, demandando grandes quantidades de fertili-zantes, foi um diferencial para que o investimento fosse anunciado para o Estado.

PERSPECTIVAS PARA O USO DE bIOMASSA

O pinus, a acácia e o eucalipto são as principais espécies de árvores plantadas no RS, cuja utilização é principalmente dedicada à indústria do papel e celulose, também na construção civil e na indústria mo-veleira.

A biomassa como combustível pode ser obtida a partir de vegetais não lenhosos e lenhosos, de resíduos orgânicos, compostos basica-

mente por resíduos agrícolas, e resíduos provenientes de operações urbanas e industriais. Na sequência, cada tipo de biomassa é descrito com maior detalhe:

• resíduos agrícolas: produzidos a partir de quaisquer atividades agrícolas. São resíduos gerados em enormes quantidades anu-ais, uma vez que o Brasil é um importante produtor agrícola e que ainda possui uma tendência de elevação de disponibilidade devido ao crescimento da produção primária. Destacam-se os resíduos do cultivo de açúcar, arroz, mandioca e soja, que pos-suem grande potencial para a geração de energia. Ressalta-se, ainda, que a Região Sul do Brasil é responsável por 44,4% da pro-dução agrícola nacional;

• resíduos industriais: gerados a partir da moagem ou transforma-ção de produtos agrícolas e florestais e do uso de carvão vegetal nosetorsiderúrgico.Hátambémageraçãoderesíduosnain-dústria da madeira, alimentos e bebidas, a moagem do arroz e o setor de papel e celulose;

• resíduos florestais: gerados a partir da produção de madeira, tanto de florestas e bosques naturais, por meio do extrativismo vegetal, como do reflorestamento, por meio da silvicultura. O Brasil tem 64% de sua área coberta por mata nativa, 29 mil km2 de reflorestamento de eucalipto e é o maior produtor mundial de madeira proveniente da silvicultura.

No Brasil, em 2014, a capacidade instalada de geração elétrica de biomassa era de 12.341 MW, sendo 9.881 MW para bagaço de cana, 358 MW para resíduos de madeira e 38 MW para casca de arroz. Os demais combustíveis da classe biomassa apresentam potências ne-gligenciáveis (MME/EPE, 2015).

Entre os combustíveis destacados, as diversas biomassas da cadeia produtiva de madeira, desde a silvicultura até o processamento, pos-suem geração destacada no Rio Grande do Sul. No entanto, devido à falta de políticas para aproveitamento dos resíduos gerados, o uso dessa biomassa ainda é desconsiderado para uma geração distribuí-da. Apesar de não destacada em nível nacional, a casca de arroz, para o Rio Grande do Sul, especialmente, é uma biomassa largamente ge-rada e de capacidade para geração de energia.


No entanto, considerando a política de energias renováveis es-tabelecida no Brasil, existe a forte possibilidade de aproveitamento da produção de energia por resíduos a partir de pequenas centrais termelétricas (PCTs), que são extremamente importantes ao consi-derar-se a necessidade de descentralização da geração de energia. Dessa forma, tanto o uso de combustíveis de baixo custo como a integração direta com o local de geração de combustível parecem ser opções viáveis. Como consequência, torna-se essencial a neces-sidade de um planejamento adequado para o uso de combustível que considere as características regionais.

Considerando a necessidade de descentralização da produção de energia no Estado do Rio Grande do Sul, 80% dos projetos de usinas de energia térmica produziam, em 2009, entre 300 e 600 kWe (MAYER, 2009). Nessa região do Brasil, há uma grande coincidência da distri-buição geográfi ca entre a produção de resíduos de biomassa (casca de arroz e madeira) capaz de ser empregada para a geração contínua e uma demanda reprimida da energia elétrica, possivelmente causa-da ou determinada pelo baixo índice de industrialização e agregação de valor das respectivas regiões.

As Regiões Sul e Sudeste possuem o maior potencial de geração de energia a partir de biomassa devido à alta concentração de plantios fl orestais e de cana-de-açúcar. O mapa a seguir ilustra as regiões que possuem potencial para a geração de energia a partir da biomassa por meio da localização da área plantada das principais culturas ener-géticas, em 2012.

Dentro das energias renováveis, a biomassa é a que apresenta o menor custo para menores gerações de energia, tendo maior custo com a geração, um aumento provavelmente devido a questões rela-tivas a transporte. Outra questão é que, para uma escala entre 10 e 50 MW, a geração termelétrica a partir de biomassa fi ca em efi ciências entre 18 e 33%, menor do que as novas usinas termelétricas a com-bustíveis fósseis.

RESÍDUOS DA CADEIA PRODUTIVA DO SETOR fLORESTAL

Os resíduos da cadeia produtiva do setor fl orestal podem ser defi -nidos como todos os resíduos gerados na coleta da madeira, tanto em fl orestas e bosques naturais como em refl orestamento, constituindo

Fonte: ABRAF (2013)

Área Plantada (ha)

Culturas Energéticas

10.000 - 20.000

20.000 - 50.000

50.000 - 100.000

> 100.000

Florestas Plantadas

Cana-de-Açúcar

Arroz

Capim-Elefante


os resíduos florestais, a serragem e as aparas produzidas nas distintas atividades de processamento desse material na produção de bens de consumo. Ainda, para fins de aproveitamento energético, pode-se considerar a lenha picada, um produto direto da exploração da ma-deira, como uma possibilidade de utilização de combustível sólido.

No Brasil, para lenha, em 2014, a produção total foi de 79.768 x 103 t, sendo que tão somente 1.215 x 103 t foram destinados à ge-ração de energia elétrica. O restante foi basicamente destinado à produção de carvão vegetal (24.773 x 103 t), consumo residencial (19.705 x 103 t) e industrial (25.112 x 103 t) (MME/EPE, 2015a).

O gráfico a seguir mostra a distribuição da área de plantios flores-tais de pinho e eucalipto em alguns estados do Brasil em 2012, in-cluindo o Rio Grande do Sul. Apesar de o Rio Grande do Sul ainda ser o único Estado da Federação com produção de acácia-negra, esta é destinada à produção de carvão vegetal.

EUCALIpTO pINHO

MG

SP

PR

SC

BA

MS

RS

ES

MA

PA

TO

Outros

0 0,5 1,0 1,5 2,0

Milhões (ha)

Fonte: ABRAF (2013)

Ao mesmo tempo, o gráfico mostra a distribuição dos principais maciços florestais no Brasil, onde se podem visualizar as principais regiões produtoras de pinho e eucalipto, consequentemente, de resí-duos de madeira. O mapa a seguir mostra a produção da silvicultura e os 10 municípios de maior produção em 2004.

Fonte: MME (2007)

Produção de madeira da silvicultura - 2004 (m3)

10 - Várzea da Palma

9 - Sengés

2 - Telêmaco Borba

5 - General Carneiro

4 - Caçador

1 - Itapetininga

8 - Conceição da Barra

7 - Mucuri

3 - Almeirim

6 - Porto Grande

1 - 350351 - 1.4001.401 - 5.2505.251 - 22.00022.001 e maisSem produção


Pela distribuição do mapa, algumas regiões no Estado são passíveis de serem destacadas, tais como:

• RegiõesdaSerra;• Regiãocarbonífera;• Litoral,naregiãodeMostardas/PalmaresdoSul;• RegiãoSul,nafaixadeCanguçu/Camaquã/DomFeliciano.

Desde 2003, o Rio Grande do Sul ficou na primeira posição de pro-dução de lenha da silvicultura no País, chegando a 25,56% da produ-ção nacional em 2012. Para o período de 2003 a 2012, houve uma re-dução expressiva na produção de lenha por extração no Rio Grande do Sul, passando de 5,6% da produção total no Brasil, em 2003, para 3,32% em 2012.

Quanto aos resíduos gerados no processamento da madeira, não é fácil obter estatísticas precisas sobre resíduos florestais no Brasil, mas, de modo geral, do processamento da madeira produzida na silvicul-tura, os resíduos gerados são compostos aproximadamente de 7% de casca, 10% de serragem e 28% de peças (cavaco de madeira). O restante refere-se ao produto final: a madeira processada.

Aplicando as relações mencionadas, para estimar a quantidade de resíduos da produção de lenha, cavaco de madeira e serragem a par-tir da série histórica encontrada no Balanço Energético do RS de 2013 (CEEE, 2013), pode-se chegar aos dados do gráfico a seguir, o qual re-presenta a série de produção de lenha e a estimativa de geração de resíduos dessa produção entre 2002 e 2012. Esses resíduos gerados, a partir de um estudo de localização dos principais pontos de geração, podem receber políticas para fomentar a coleta e o uso termelétrico em Pequenas Centrais Termelétricas (PCTs) para geração distribuída.

Como exemplo, considerando essa lenha gerada por eucalipto com geração de resíduos com uma umidade média de 30% e poder calorífico inferior de 3.400 kcal/kg, poderia ser estimada uma capaci-dade em torno de 1.800 MWt para geração termelétrica de cavacos de madeira no RS. A mesma estimativa geraria uma capacidade de aproximadamente 650 MW para serragem. Evidentemente que es-sas capacidades não são passíveis de serem utilizadas de maneira centralizada, mas sim de maneira a otimizar a geração de resíduos de regiões produtoras de madeira.

LENHA CAVACO SERRAGEM

1,60E+07

1,40E+07

1,20E+07

1,00E+07

8,00E+06

6,00E+06

4,00E+06

2,00E+06

0,00E+00

Ton

elad

as

2002 2004 2006 2008 2010 2012

RESÍDUOS DA CADEIA PRODUTIVA DA PRODUÇÃO DE ARROz

Entre os resíduos advindos da produção de arroz, a casca já se tornou um material largamente utilizado em nível mundial entre as variedades de biomassa existentes para geração de energia. O Esta-do do Rio Grande do Sul é o maior produtor de arroz do Brasil, em torno de 55%, correspondendo a 8,47 milhões de toneladas na safra 2012/2013. A casca de arroz é utilizada como fonte energética primá-ria, para o beneficiamento de grãos no agronegócio, na indústria ce-râmica no RS e na geração de energia elétrica (CEEE, 2013).

Assim, no Estado do Rio Grande do Sul, a casca de arroz é um dos resíduos de origem agrícola de maior geração. O potencial para a ex-ploração de tais resíduos é significativo. No mapa a seguir, observa-se a produção de arroz e os 10 municípios de maior produção em 2014.

Umadesvantagemconsiderávelquandoacascadearrozéutili-zada para fins energéticos é o elevado custo de transporte devido à sua baixa massa específica. No entanto, o uso descentralizado desse produto poderia facilmente eliminar tal desvantagem. Além disso, quando utilizada em uma escala acima de 1 MW, há uma possibilida-de econômica para o uso da casca de arroz como recurso energético.

O gráfico a seguir mostra a evolução da produção de casca de arroz utilizadacomoenergéticonoperíodode2005a2013.Umaestimati-va pode ser dada para um coeficiente de 0,2 de geração de casca de arroz a partir do arroz colhido. Pela produção total de arroz na safra 2013/2014 de 8.116.669 toneladas (IRGA, 2015) e aplicando o coefi-ciente de geração de casca de arroz, estima-se uma capacidade de geração de casca de arroz total no RS em torno de 1.623.334 tone-ladas. Com isso, verifica-se que em torno de 17% da geração total de casca de arroz ainda não possuem uso energético.

1.400.000

1.300.000

1.200.000

1.100.000

1.000.000

900.000

Ton

elad

as

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

1.282.609

1.398.988

1.342.287

1.279.064

1.225.4141.186.171

1.028.592

1.085.855

990.116990.116

Fonte: CEEE (2013)


ramente não ultrapassa 10% em uma base contínua. Isso ocorre por-que valores de pequenas gerações de calor, composições variáveis, propriedades físico-químicas peculiares, altos custos de investimento e de insegurança de fornecimento de matéria-prima são inerentes à biomassa. Além disso, cabe salientar que os custos de transporte e de capitais são geralmente as maiores restrições para a introdução de biomassa em plantas de queima de carvão ou até mesmo novas plantas de cocombustão.

Para tanto, tecnicamente, dois aspectos fundamentais têm envolvi-do as possibilidade de ampliação da utilização de biomassa:

• ampliaçãoemelhoriadosconhecimentosbásicossobreasuacomposição e propriedades;

• aplicaçãodesseconhecimentoparaautilizaçãomaisavançadae sustentável da biomassa.

Esses dois aspectos envolvem as necessidades de pesquisa em ca-racterização e aplicação da combustão em plantas-piloto de maneira para definir parâmetros para futuros projetos de plantas de cocom-bustão.

Mais de metade das instalações recentes em larga escala de com-bustores de leito fluidizado são concebidas para queimar mais do que um tipo de combustível. Embora a introdução de biomassa para co-combustão seja, normalmente, vista como uma abordagem do meio ambiente, considerar apenas as emissões de gases de efeito estufa não é suficiente para avaliar todo o impacto.

Para tanto, toda quantidade de energia consumida durante o pro-cesso e o desempenho ambiental do produto precisam ser conside-rados. Isso envolve a consideração, principalmente, de questões rela-tivas a transporte, que é um custo importante para a biomassa, dada a sua baixa massa específica. No entanto, ao levar o carvão para o local de uso de biomassa, como este é um combustível mais pesado, con-segue-se transportar uma maior quantidade de energia por unidade de volume, o que pode viabilizar um empreendimento.

A incorporação de biomassa em unidades operando a carvão mi-neraltambéméumaopçãoviável.UmgrandeexemploéaUTEde

Fonte: MME/EPE (2007)

4 - Alegrete

2 - Santa Vitória do Palmar

7 - Cachoeira do Sul

9 - Camaquã

10 - Mostardas

8 - Arroio Grande

5 - Dom Pedrito

1-Uruguaiana

3 - Itaqui

6 - São Borja

1 - 10.60010.601 - 47.30047.301 - 125.454125.455 - 188.257188.258 - 541.208Sem produção

Produção de arroz

COCOMbUSTÃO DE CARVÃO E bIOMASSA

Uma alternativa largamente utilizada no mundo para diminuiremissões de gás carbônico e dióxido de enxofre, minimizar custos de transporte, fomentar gerações descentralizadas, entre outras, é o uso concomitante de dois combustíveis em uma mesma caldeira, chama-

da de cocombustão (cofiring). Essa alternativa é usualmente realizada pelo uso de carvão e biomassa, mas também pode ser utilizada para diferentes tipos de biomassa em uma mesma caldeira.

Misturas com o carvão de até 20% de porção de biomassa (em base energética) são atualmente praticadas e misturas de mais de 50% já foram provadas como tecnicamente viáveis. A parte de biomassa misturada está, no entanto, normalmente abaixo dessas faixas e ra-


Drax, na Inglaterra, que possui uma capacidade de 4.000 MW e foi ini-cialmente concebida para ter carvão como o seu único combustível. No entanto, ao longo dos seus anos de operação, a usina foi incorpo-rando biomassa de madeira na sua alimentação e, hoje, opera com mais de 80% da sua capacidade com biomassa.

Entre as tecnologias disponíveis para a cocombustão de carvão e biomassa, o leito fluidizado já se mostrou a melhor possibilidade dada a sua flexibilidade, estabilidade e eficiência. Eles fornecem a necessária faixa de variabilidade para lidar com esse combustível renovável.UmexemplodeplantacomercialnoBrasiléacaldeiraem leito fluidizado borbulhante da GranBio – Alagoas, que pode operar com bagaço de cana e carvão mineral, ambos de baixo po-der calorífico (figura a seguir). Essa caldeira possui a capacidade de produção de 200 t/h de vapor.

No entanto, a implementação da cocombustão no Brasil e, princi-palmente, no Rio Grande do Sul ainda não está consolidada. Porém, ao comparar as distribuições das jazidas de carvão mineral no Rio Grande do Sul com os mapas da produção da silvicultura e o da pro-dução de arroz, algumas considerações podem ser feitas:

• nametadesuldoRioGrandedoSul,regiãoondeseencontramas maiores jazidas de carvão do Brasil, estão também localizados os municípios de maior produção de arroz e uma região de ele-vada produção de madeira. Para isso, é necessário levar o carvão

mineral a regiões de geração de resíduos de biomassa para fo-mentar a cocombustão;

• naregiãolitorâneadeMostardas/PalmaresdoSul,háelevadaprodução de arroz e madeira, incentivando a exploração pela cocombustão de carvão com madeira ou com casca de arroz;

• areferidaregiãolitorâneatambémestápróximaareservatóriosde carvão ainda muito pouco explorados;

• naregiãocarbonífera,tambémháelevadaproduçãodemadei-ra, o que leva à possibilidade de fomento da cocombustão de resíduos de madeira com carvão.

ATUAÇÃO DA CIENTEC NA COMbUSTÃO E GASEIfICAÇÃO DE CARVÃO MINERAL E bIOMASSA

Ao longo das últimas décadas, a CIENTEC vem desenvolvendo atividades de pesquisa e desenvolvimento, tendo como focos a pes-quisa tecnológica e a transferência de tecnologia, nas áreas descritas nas últimas seções, na conversão de carvão mineral e biomassa para geração de energia.

Cabe salientar que, segundo o Plano Nacional de Energia (PNE) 2030 (BRASIL, 2007), algumas áreas têm merecido maior enfoque no desenvolvimento de tecnologia no sentido de melhorar as perspecti-vas de uso de carvão em plantas de geração de energia elétrica. Entre essas áreas, são listadas as áreas nas quais a CIENTEC tem trabalhado em pesquisa e desenvolvimento e geração de tecnologia:

• tecnologiasdereduçãodeemissõesdeNOx;

• tecnologiasdereduçãodeemissõesdedióxidodeenxofreeaperfeiçoamento das tecnologias existentes para redução dos custos operacionais e de capital;

• técnicasdemistura epreparaçãodo carvãoparamelhorar aqualidade;

• métricasdefluxosdecarvãoedetécnicasparaassegurarumamelhor distribuição nos pontos de injeção do combustível;

• técnicasdeclassificaçãodegranulometriadecarvãoparame-lhorar a distribuição do combustível na caldeira;

• previsõesa respeitodo impactodaqualidadedocarvãonasemissões e no desempenho da combustão.

Dessa forma, verifica-se um grande alinhamento com a atuação da CIENTEC nas áreas de conversão de carvão mineral e biomassa com as necessidades do desenvolvimento energético brasileiro. A seguir, serão descritos, de forma sucinta, alguns dos resultados que a CIEN-TEC tem gerado nas áreas de combustão e gaseificação de carvão mineral e biomassa em leito fluidizado.

DESSULfURAÇÃO INTERNA VIA ADIÇÃO DE CALCáRIO

Como já comentado, a tecnologia de leito fluidizado é particular-mente interessante na adição de calcário dentro do leito para reagir com o dióxido de enxofre gerado no leito, formando sulfato de cálcio, conforme reação a seguir:

SO2 + CaO + 1/2O2 CaSO4

Projetos em desenvolvimento têm demonstrado as melhores rela-ções Ca/S, segundo essa reação, para minimização da geração de dió-xido de enxofre na combustão, considerando distintas configurações do leito fluidizado para diversos carvões gaúchos. Como exemplo, a tabela a seguir (condições da dessulfuração para combustão de car-vão com velocidades de 0,9 m/s e 1,2 m/s) apresenta os resultados da dessulfuração para duas velocidades superficiais (velocidade de en-trada do ar atmosférico) utilizadas e diferentes valores da razão molar Ca/S, com a alimentação de calcário de acordo com a alimentação de uma mistura de carvões de Minas do Leão, que hoje são resíduos do processo de mineração (FAÉ GOMES et al., 2015).

Condição 1 2 3 4 5 6

Velocidade (m/s) 0,9 1,2

Razão Ca/S 1,5 2,0 2,5 1,5 2,0 2,5

Alimentação de calcário (kg/h)

3,8 5,0 6,3 6,0 8,1 10,0

SO2 (ppm)* 515,3 406,9 319,4 539,7 430,1 381,6

Conversão SO2 (%) 47,2 58,3 67,3 44,7 54,3 60,9* ppm: partes por milhão.Fonte: Faé Gomes et al. (2016)


Umaanáliserápidanatabelamostraasrelaçõesdaspossibilidadesde minimização das emissões de dióxido de enxofre de um dado tipo de carvão com condições de processo (operação do leito fluidizado) e uso de matéria-prima (adição de calcário).

COMbUSTÃO E COCOMbUSTÃO DE CARVÃO E bIOMASSA

Diversos são os trabalhos já realizados na planta-piloto de com-bustão da CIENTEC em leito fluidizado borbulhante para com-bustão de diversos tipos de combustíveis. Podem-se citar, além de vários tipos de carvão, cavaco de madeira, serragem, casca de arroz, bagaço de cana, casca de acácia-negra e lodo de estação de tratamento de esgoto.

As figuras a seguir mostram o comportamento dos três combus-tíveis quando são alimentados na planta-piloto em leito fluidizado borbulhante da CIENTEC, de maneira a mostrar a sua flexibilidade de operação para uso de um mesmo leito para diferentes tipos de com-bustível. Nelas, é possível observar claramente a zona superior do leito emitindo calor por radiação. Como mostra a figura a seguir, o carvão mineral, que é alimentado acima do leito pelo lado esquerdo da aber-tura que mostra a visualização do leito, apresenta alguma queima do material volátil antes de entrar na zona do leito fluidizado.

No entanto, nas figuras a seguir, observam-se as partículas de le-nha picada e casca de arroz, respectivamente, saindo do alimentador e o seu maior conteúdo de material volátil sendo queimado antes de chegar à zona de emulsão do leito fluidizado. Como consequência, o conteúdo de carbono fixo restante para entrar em combustão no leito fluidizado é menor. A figura a seguir mostra o comportamento da combustão da lenha picada no leito fluidizado borbulhante.

A figura a seguir mostra o comportamento da casca de arroz no leito fluidizado borbulhante.

OxICOMbUSTÃO

Trabalhos anteriores, realizados no Laboratório de Combustão da CIENTEC, no Projeto Oxicombustão, vinculado à Rede de Carvão, descrevem a transição da combustão para a oxicombustão em leito fluidizado borbulhante. Os trabalhos publicados mostraram que, me-diante o ajuste das condições operacionais, é possível obter um gás de alta pureza de gás carbônico (60% vol.).

Entretanto, é importante ressaltar que maiores purezas do gás pro-duzido na mesma fornalha são possíveis mediante novas atividades de adequação da planta utilizada. Além disso, devido às diferenças de atmosfera (utilizando apenas O2 como comburente junto com gás carbônico recirculado), as questões relativas à reação química e a comparação com a combustão tradicional, entre outras questões, ainda necessitam de maior entendimento.

Hoje, anívelmundial,odesenvolvimentoda tecnologiadeoxi-combustão encontra-se no estágio de planta semicomercial (segun-dageração).Umaplantadedemonstração comercial de 250MWencontra-se em processo de comissionamento. Por isso, a CIENTEC, dentro dessa área, tem tentado estar constantemente em contato com o processo de desenvolvimento dessas novas tecnologias para captura de gás carbônico.

COMbUSTÃO EM LEITO fLUIDIzADO CIRCULANTE

O leito fluidizado circulante constitui-se, no presente, a última ge-ração de tecnologia empregada para o projeto de fornalhas de usinas termelétricas. No Brasil, ainda não há, em plantas comerciais, tal tec-nologia em operação. No entanto, já há uma usina que entrará em operação em 2019 e outra usina já com licença de instalação para o Estado do Rio Grande do Sul.

A CIENTEC possui, hoje, a única planta-piloto do Brasil para pesqui-sa em leito fluidizado circulante e com um projeto focado na sua colo-cação em operação (figura a seguir). Nesse sentido, o conhecimento da operação da planta-piloto em leito fluidizado circulante, localizada na CIENTEC, única para combustão no Brasil, proporcionará não só o domínio da sua operação para combustíveis de diferentes caracterís-ticas, como também a determinação das suas vantagens na dessulfu-ração, em comparação com o leito fluidizado borbulhante.


GASEIfICAÇÃO

Os resultados já obtidos pelo Departamento de Engenharia de Processos da CIENTEC na gaseificação de carvões brasileiros em lei-to fluidizado, operando sob pressão atmosférica e pressões de até 15 atm, caracterizam um conhecimento já avançado em termos de pro-dução de gás de síntese com carvões brasileiros. O projeto Civogás, por exemplo, operando com carvão de Minas do Leão em leito fluidi-zado borbulhante à pressão atmosférica, obteve um gás com relação H2:CO em torno de 2,0, relação própria para a obtenção de metanol pela rota carboquímica. Esse gás apresentou poder calorífico superior de 10,5 MJ/Nm3.

Além disso, o projeto Cigás, operando à pressão de 15 atm, permi-tiuaobtençãodeumgástambémcomrelaçãoH2:CO em torno de 2,0 com poder calorífico superior a 10,1 MJ/Nm3. Já, para o carvão de Candiota, não há dados de gaseificação com O2, somente com ar at-mosférico. Além do carvão mineral da Região Sul do Brasil, a CIENTEC demonstrou a viabilidade técnica e as características do gás de síntese gerado pela gaseificação de outros combustíveis, em que se incluem cavacos de madeira, casca de arroz, casca de babaçu, turfa, etc. Como exemplo de transferência de tecnologia do processo Civogás, cita-se a fábrica de cerâmica Eldorado, do grupo Cecrisa, no município de Criciúma-SC, na qual a planta foi utilizada para a geração de gás com-bustível nos fornos cerâmicos da empresa.

INfRAESTRUTURA

A seguir, são descritas as principais instalações, equipamentos e la-boratórios da CIENTEC utilizados para pesquisa tecnológica nos pro-cessos de conversão de carvão e biomassa para geração de energia.

DEPARTAMENTO DE ENGENhARIA DE PROCESSOS

Combustão

• Planta-pilotoemleitofluidizadoborbulhantede250kWt,dota-do de sistema de controle de material particulado e dessulfura-dor úmido externo.

• Planta-pilotoemleitofluidizadocirculante.

Laboratório de Gaseificação

• Planta-piloto em leito fluidizado compotênciade 1,2MWth,além de um sistema de despoeiramento e lavagem do gás.

• Sistemadepreparaçãodocarvãoecalcário.

Laboratório de Análises Térmicas

• Termobalançasparaanálisedocomportamentodocombustí-vel em diferentes atmosferas.

• Granulômetroalaserparadeterminaçãodadistribuiçãodeta-manhos de partículas.

Laboratório de Desenvolvimento Analítico

• Cromatógrafoparaanálisedegasescombustíveis.

• Analisadordeparâmetrosdeemissões:sondaparaamostragemisocinética de material particulado, SO2 e alcatrão em gases, além de Stotal.

• KitsparaanálisedeH2S em gases combustíveis.

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

Laboratório de Análises em Combustíveis

• Analisadoreselementares:carbono/hidrogênio/nitrogênio,en-xofre, halogênios (Cl e F).

• Bombacalorimétricaparadeterminaçãodopodercaloríficodoscombustíveis.

• Microscópiodeaquecimentoparadeterminaçãodefusibilidadede cinzas.

• Análiseimediata:carbonofixo,materialvolátilecinzas.

• Microscópiodefluorescênciaeluzinvertidaparaanálisepetro-gráfica de carvão.


Laboratório de Análises Inorgânicas

• EspectrômetrodefluorescênciaderaiosXparadeterminaçãodos óxidos presentes nas cinzas.

• DifratômetroderaiosXparadeterminaçãodasfasespresentesnas cinzas.

OUTROS RECURSOS RENOVáVEIS E PERSPECTIVAS NO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL PARA O PERÍODO DE 2016 – 2025

Além dos recursos e das rotas tecnológicas para a sua exploração, destacadas nos itens precedentes, há outras fontes igualmente rele-vantes para a diversificação da matriz energética que possuem pers-pectivas muito otimistas quanto ao crescimento da sua contribuição no cenário energético do Estado nos próximos anos. A seguir, são des-tacados recursos renováveis promissores, privilegiando os aspectos tecnológicos associados à sua exploração energética.

bIODIESEL

A reação de transesterificação de um óleo de origem animal ou ve-getal (triglicerídeo) para a produção do biodiesel (éster) é mostrada a seguir. No Brasil, normalmente são utilizados óleo de soja ou sebo bovino como matéria graxa e metanol como álcool que promove a transesterificação. Embora existam diferentes rotas possíveis de se-rem empregadas, a catálise homogênea é a que predomina comer-cialmente.

Triglicerídeo + Álcool Biodiesel + Glicerol

Algumas vantagens que o biodiesel apresenta quando compara-do a outros combustíveis são apresentadas a seguir:

• nãorequermodificaçãonomotor;

• biodegradável;

• mínimaemissãodecompostosdeenxofre;

• reduçãodachuvaácida;

• potencialincrementodaproduçãoagrícola;

• menoremissãodegasesqueproduzemefeitoestufa(ciclodegás carbônico é curto);

• diminuiçãodadependênciadopetróleoexterno;

• fonterenováveldeenergia.

O Brasil introduziu o biodiesel na matriz energética brasileira em 2005 motivado, entre outros aspectos, pela busca do desenvolvimen-to sustentável, pela diminuição dos impactos ambientais causados pelo uso dos combustíveis fósseis, pelo controle da balança comercial e pelo estímulo à produção agrícola. O novo biocombustível tornar-se-ia de uso obrigatório como aditivo ao diesel comercializado no País a partir de 1° de janeiro de 2008.

DezanosapósoiníciodoProgramaNacionaldeProduçãoeUsodo Biodiesel (PNBP), o tema continua desafiador e estratégico para a nação e para o Rio Grande do Sul. Em 2014, o Brasil foi o segundo maior produtor mundial de biodiesel. Recentemente, durante o ano de 2014, a adição compulsória de biodiesel no diesel subiu de 5 para 7%. A figura a seguir mostra o incremento substancial na produção de biodiesel no País em 10 anos, incentivado pelo PNBP. A tabela a seguir mostra a evolução anual no consumo do metanol e das princi-pais matérias graxas utilizadas na produção do biodiesel (m³).

2%obrigatóro

Mercado firme1 bilhão

litros/ano

2%autorizativo

Mercado potencial800 milhões

litros/ano

3%obrigatório

Mercado potencial1,5 bilhãolitros/ano

5%obrigatório

Mercado potencial2,4 bilhões litros/ano

40 mil bpd equivalentesem óleo diesel

6%obrigatório

Julho de 2014

7%Novembro de 2014

Jan/2005 Jan/2008 Jul/2008 Jan/2013

Com o aumento do mercado e da produção em 40% por força de lei,oBrasildeverádisputaraliderançamundialcomosEUAem2015.A tendência é que, em breve, o mercado cresça ainda mais, seja pelo aumento do consumo, seja pelo incremento no teor adicionado. No País, no primeiro semestre de 2015, o Rio Grande do Sul foi responsá-

vel por 27,8% do biodiesel total adquirido pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis por meio de leilões.

No caso do Brasil, em que há o predomínio do óleo de soja e do sebo bovino como principais matérias graxas para a produção do biodiesel, a cadeia do biodiesel agrega valor a subprodutos. O produ-to de valor agregado da soja é o farelo, rico em proteína destinada à alimentação, enquanto que o óleo é apenas parcialmente absorvido para uso predominantemente como óleo de cozinha, possuindo um valor agregado muito baixo. Dessa forma, o óleo, sendo destinado à cadeia do biodiesel, não apenas não compete com a alimentação, como ajuda a viabilizar ainda mais a cultura da soja no Estado. O mes-mo ocorre com o sebo bovino advindo dos frigoríficos, que é apenas parcialmente absorvido para uso em sabões, detergentes e cosmé-ticos. Inserido na cadeia do biodiesel, o excedente de sebo pode ser transformado em produto de valor (biodiesel), fortalecendo a ativida-de pecuária.

Durante o ano de 2015, foi debatida a possibilidade de elevação da mistura do biodiesel no diesel, podendo chegar a 10% (Canal Rural, 2015). Considerando a evolução rápida na participação do biodiesel como mistura no diesel e as perspectivas de aumento significativo nos próximos anos, considerando o protagonismo da participação da cultura da soja e da pecuária na economia do Rio Grande do Sul, o cenário mostra-se favorável à ampliação na produção do biodiesel no Estado para a próxima década.

Atualmente, constam 10 unidades produtoras de biodiesel no Rio GrandedoSul(BiodieselBR,2015).Havendomatériasgraxasemabun-dância para viabilizar a ampliação da capacidade ou o surgimento de novas plantas de biodiesel no RS, o principal desafio para fortalecer a cadeia do biodiesel, em termos de insumos, seria o metanol. Este álcool é importado quase que em sua totalidade. Alternativamente à importação do metanol, esse reagente pode ser obtido a partir do carvão mineral, conforme discutido anteriormente, tornando o Esta-do autossuficiente dos dois reagentes do processo de produção de biodiesel.

Outra possibilidade seria substituir o metanol pelo etanol, este úl-timo podendo ser importado de outros estados. Entretanto, em fun-ção de aspectos tecnológicos e econômicos, o processo utilizando o etanol é menos competitivo quando comparado ao metanol, motivo pelo qual as empresas brasileiras produtoras de biodiesel utilizam ex-clusivamente o metanol como reagente.


Ano MetanolTriglicerídeos Insumos

Prod. B100 (biodiesel

puro)

Óleo Soja Sebo Óleo Algodão Óleo fritura Gordura

Porco Óleo Palma Total Total

2004 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2005 -133 -226 0 0 0 0 -510 -869 736

2006 -9.998 -65.764 -816 0 0 0 -2.431 -79.010 69.002

2007 -57.495 -353.233 -34.445 -1.904 -6 0 -3.821 -463.596 404.329

2008 -136.043 -967.326 -153.275 -24.109 -1.160 -1.123 -2.728 -1.313.681 1.167.128

2009 -199.111 -1.250.590 -253.703 -70.616 -2.366 -1.190 -5.209 -1.813.945 1.608.448

2010 -278.650 -1.980.346 -297.243 -57.054 -5.099 -2.800 -3.201 -2.666.289 2.386.399

2011 -301.890 -2.171.113 -348.983 -98.230 -13.168 -9.034 -1.748 -2.974.662 2.672.760

2012 -305.233 -2.105.334 -444.676 -116.736 -11.713 -10.693 -5.230 -3.025.130 2.717.483

2013 -332.867 -2.231.464 -563.860 -64.359 -27.711 -13.928 -9.990 -3.253.873 2.917.488

Obs.: O sinal negativo representa consumo (desaparecimento).Fonte: MME (2015).

bIOGáS

O biogás constitui-se em uma das possibilidades energéticas do Estado, principalmente por ser um recurso natural renovável, sendo sua produção disponibilizada pelo adequado tratamento da decom-posição de resíduos sólidos, existentes tanto sob a forma de detritos urbanos (domésticos) como de rejeitos de alguns processos de pro-dução industrial e rural, tais como a produção de biodiesel, produção animal, etc.

Por meio da instalação de unidades purificadoras e compressores de gás, os gases normalmente presentes nos processos de decompo-

grandes centros urbanos, o uso de biometano pode ser considerado uma das melhores alternativas.

O aumento da utilização de biocombustíveis é uma tendência mundial. Sua incorporação na matriz energética traz benefícios ao empreendedor e ao Estado. No caso do biometano, o principal be-nefício é ambiental, mas resumidamente deve-se destacar que esse combustível é produzido por meio de resíduos orgânicos que, por vezes, não têm sua disposição feita da forma mais adequada. Ou seja, a produção de biogás promove o tratamento de resíduos e as redu-ções do nível de emissões decorrentes da substituição de combustí-veis fósseis.

Além do benefício ambiental, é preciso considerar que o biogás irá diversificar a matriz energética do Estado. Assim como acontece no Brasilcomoetanolecomobiodiesel,paísescomoAlemanha,EUA,Japão e Coreia do Sul desenvolvem o mercado de biocombustíveis com o objetivo de melhorar a segurança de suprimento energético.

Outro ponto a ser destacado é que o biometano é um energético que pode contribuir para a geração distribuída de energia, possibi-litando a criação de um novo mercado tecnológico e o desenvolvi-mento de novas regiões, criando, dessa forma, novas oportunidades de empregos.

A decomposição descontrolada do material orgânico contido nos resíduos domésticos, rurais e industriais pode trazer consequências ambientais, por ser uma importante fonte de emissão de gases do efeito estufa. Em proporção, o metano, principal componente do bio-gás, tem um potencial equivalente no aquecimento atmosférico 21 vezes maior que o gás carbônico.

Em relação ao seu potencial de geração, estudos realizados indi-cam que, mediante alguns incentivos, é possível produzir no Estado aproximadamente 645.000 m³/dia de biometano, vindo de detritos urbanos, rejeitos da produção de biodiesel, produção animal, etc., o que corresponde a aproximadamente 220 mil teps ao ano. A figura a seguir situa as principais regiões com potencial de geração do biogás oriundo dos dejetos suínos no Estado.

EVOLUÇÃO ANUAL NO CONSUMO DE INSUMOS E NA PRODUÇÃO DE bIODIESEL NO bRASIL (m3)

sição orgânica podem ser tratados e colocados sob as especificações adequadas ao consumo. Esse consumo pode ser feito tanto nas pró-prias empresas geradoras (fazendas, usinas de moagem de grãos, aba-tedores de animais) ou como energético e combustível para geração de energia elétrica; quanto na distribuição aos centros urbanos mais próximos, para o uso industrial, comercial, veicular, etc.

O biometano, produto final do processo de purificação do biogás, também pode ser utilizado como combustível no transporte urbano, substituindo tanto o diesel dos veículos pesados (ônibus e caminhões) como a gasolina e o álcool utilizados nos veículos leves. Entre as tecno-logias existentes para promover a redução de emissões veiculares nos


Outra fonte singular de produção são as Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs). O potencial estimado de 83.425 m³/dia de biometano corresponde a aproximadamente 29 mil teps/ano. A figura a seguir apresenta as principais cidades que podem gerar o biometano de tratamento de esgotos e sua produção.

Por envolver tecnologias em desenvolvimento, muitas vezes importadas, a produ-ção do biogás é mais onerosa do que o custo de produção dos combustíveis fósseis. Umadasformasdetornarobiogásumcombustívelmaiscompetitivoépormeiodeincentivos fiscais por parte do Governo Estadual. Essa política de incentivo pode ser tanto para desonerar os investimentos iniciais como para desonerar a commodity/produto.

Acredita-se que os incentivos importantes para viabilização dos projetos devam estar ligados à produção e à aquisição de equipamentos. Benefícios fiscais variados, em especial, a isenção do ICMS sobre os equipamentos da planta de biogás, são fun-damentais ao processo.

Políticas desse tipo têm sido utilizadas com sucesso em muitos países, produzindo, inclusive, queda gradual no custo dos equipamentos devido ao ganho de escala no médio/longo prazos.

Estudos anteriores reuniram os principais fatos e números ligados a essa matéria, tendo o Estado hoje condições de adotá-los sob a forma de um Programa Estadual de Biogás, do qual participam os agentes diretamente envolvidos, as comunidades locais, os representantes do mercado consumidor, os fornecedores de serviços e equipamentos, entre outros.

É possível fazer algumas estimativas quanto à geração de biogás pela digestão anaeróbiadedejetosdesuínos,deavesederesíduossólidosurbanos.Utilizandocomo base de cálculo o rebanho suíno do Estado (ano 2012) e o potencial de geração de biogás de uma fazenda de 5.000 cabeças do experimento feito no Paraná com financiamento da Binacional Itaipú, chega-se ao potencial máximo de 40 MWe.

Segundo o relatório do Plano Ar, Clima e Energia, o potencial de geração de ener-gia elétrica dos resíduos sólidos orgânicos da criação de frango no Estado (biogás) seria de 62 MWe.

Dados acadêmicos mostram o potencial de geração de energia elétrica por meio do biogás produzido na digestão anaeróbia dos resíduos sólidos urbanos deposita-dos na SIL, de propriedade da Companhia de Pesquisa e Lavras Minerais, Butiá, RS (COPELMI), em valores não maiores que 15 MWe equivalentes. Cabe salientar que esse aterro sanitário recebe hoje mais de 65% dos resíduos sólidos urbanos gerados no Estado e que deve ter pico de geração de biogás em 2023 (25 MWe equivalentes).

Isso posto, o assunto de biogás no Estado, que inclusive já foi alvo de estudo de um grupo de trabalho específico montado por meio de portaria do Governador do RS (Relatório Final, 2012), é muito mais uma questão ambiental para evitar a geração de gases do efeito estufa, do que uma questão energética.

Quantidade de dejetos (m3/d) Produção de biogás (m3/d) Produção de biometano (m3/d)

35.504 1.075.878 645.527

Fonte: SIPS/RS

1 - Alto Taquari:37 municípios (4,867 km2)986 mil suínos abatidos

2 - Região Norte:23 municípios (9,063.60 km2)739 mil suínos abatidos

3 - Região Noroeste Colonial:32 municípios (9,911.3 km2)727 mil suínos abatidos

4 - Região Serrana:33 municípios (8,087 km2)770 mil suínos abatidos

5 - Região da Produção:34 municípios (10,316.5 km2)577 mil suínos abatidos

ARGENTINA

URUGUAI

Origem População habitantes

Potencial de produção de biogás (m3/d)

Potencial de produção de biometano

(m3/d)

Rio Grande do Sul 10.695.532 139.041 83.425

Porto Alegre 1.409.939 18.329 10.998

Caxias do Sul 435.482 5.661 3.397

Pelotas 327.778 4.261 2.557

Canoas 324.025 4.212 2.527

Santa Maria 261.027 3.393 2.036


OUTROS

Entre janeiro e setembro de 2013, o Rio Grande do Sul demandou 677 mil m³ de etanol, porém a sua produção foi de apenas 7 mil m³, ou seja, correspondendo a 1% da sua demanda. De acordo com a Seinfra-RS, algumas limitações do Estado para a produção de álcool a partir da cana-de-açúcar são:

• geadasdestroemasplantações;

• faltadetradiçãodaculturadacana-de-açúcar;

• competiçãonousodosolocomoutroscultivos(soja,trigo,arroz, etc.);

• intensificaçãodaocorrênciadechuvasnoperíododacolhei-ta, entre junho e novembro, afetando o funcionamento da unidade;

• chuvassão impeditivaseconomicamente,poisnãopermitemoperações contínuas de, pelo menos, 120 dias.

Alternativamente à cana-de-açúcar tradicional, diferentes fontes amiláceas poderiam suprir parcialmente o etanol ao Estado. Efetiva-mente, algumas culturas de ciclo curto poderiam atender a essa de-manda, por exemplo, o arroz gigante, o sorgo, o triticale e a batata-do-ce. Buscando esse mercado, a Vinema Biorefinarias do Sul anunciou a avaliação da construção de seis plantas industriais de biorrefinarias na metade sul do Estado (Correio do Povo, 2015). Estudos da FEPAGRO edaUFRGSapontaramqueatoneladadabatata-doce,porexem-plo, pode gerar três vezes mais etanol do que a cana-de-açúcar, além disso, o seu ciclo é de apenas 4 meses versus 10 a 12 meses da cana--de-açúcar. Em função da demanda do Estado pelo etanol e dos estu-dos promissores que vêm apontando para a sua viabilidade técnica e econômica, a tendência é de que, ao final de 10 anos, já estejam em operação unidades produtoras de etanol de fontes amiláceas.

Aobtençãodebiogásapartirderesíduossólidosurbanos(RSU)já foi abordada. A nova Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) – Lei Federal n° 12.305/2010, a qual estabeleceu a proibição da dispo-sição dos resíduos em lixões abertos, demanda soluções tecnológi-casnocurto,médioelongoprazosparaagestãodosRSUs.Noaterromunicipal de Minas do Leão-RS, foi inaugurada a Biotérmica Energia

em junho de 2015, produzindo até 15 MW a partir do biometano pre-sente no biogás.

Tambémnomêsde junhode2015, uma comitivadaHyundaiEngenharia e Construção firmou um memorando de entendimento com o Governo do Estado, o qual declarou o seu interesse em receber um projeto de usina para geração de energia a partir do reaproveita-mento de resíduos sólidos na região de Caxias do Sul. A capacidade de geração de energia seria entre 10 MW e 70 MW, dependendo do poder calorífico dos resíduos.

Em função da nova PNRS, a tendência é que outros investimentos sejam viabilizados nos próximos anos. Entretanto, o licenciamento e a necessidade de cautelosa fiscalização de unidades desse tipo, em função da heterogeneidade dos resíduos recebidos, com potencial de emitirem gases nocivos conforme a sua composição (por exemplo,

Fonte: The Wall Street Journal (2012). / Agência de Informação Energética dos EUAThe Wall Street JornalNota: Dados apresentados só para os países incluídos no estudo. Números são estimativas.

dioxinas e furanos), deverá fazer a contribuição ser significativamente menor quando comparada à prevista nos outros recursos. A principal contribuição parece ser no que se refere à gestão de resíduos sólidos, em que a energia gerada é apenas mais um benefício desses proces-sos, que ajuda na sua sustentabilidade econômica.

O xisto pirobetuminoso é uma rocha sedimentar que contém be-tume, sendo necessário aquecimento para remover o óleo da rocha. A matéria orgânica retirada da rocha pode ser convertida em óleo e gás, cujo processamento pode fornecer enxofre e hidrocarbonetos, como GLP, gás combustível, nafta, entre outros.

O Brasil insere-se no rol de países com as 10 maiores reservas des-se minério no mundo, sendo que grande parte está localizada no Rio Grande do Sul. A figura a seguir revela as estimativas quanto às maio-res reservas exploráveis do gás de xisto no mundo.

Reservas degás de xistotecnicamenterecuperáveisem trilhões demetros cúbicos

1.000

500

100

50

Austrália11,2

China36,1 trilhões

de m3

Líbia8,2

África do Sul13,7

Brasil6,5

Argélia6,5

França5,1

Argentina21,9

México19,3

EUA24,4

Polônia5,3

Canadá11


A fi gura a seguir revela as bacias sedimentares em que há indícios ou reservas comprovadas de gás de xisto no Brasil. Segundo a Agên-cia Internacional de Energia (AIE), o Brasil possui reservas recuperáveis de 6,9 trilhões de m³ de gás de xisto e de 5,3 bilhões de barris de óleo leve de xisto.

Fonte: Revista Época (2013).

Comoindicadonafigura,aPetrobraspossuiumaUnidadedeIn-dustrializaçãodoXisto(SIX)localizadanacidadedeSãoMateusdoSul-PR, com capacidade de 5.880 t/dia, e que utiliza a tecnologia de extração Petrosix®, desenvolvida por técnicos brasileiros. A jazida de Irati, de onde é extraído o xisto utilizado na unidade, abrange os es-

tados de São Paulo, Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Mato Grosso do Sul e Goiás.

Embora promissora em virtude de seu potencial energético para o Estado, a exploração do gás de xisto requer grande atenção e estudos cautelosos quanto à geografi a e às tecnologias para a extração, em função dos riscos de contaminação dos lençóis freáticos e mananciais de água potável decorrente do processo convencional de extração por fraturamento hidráulico.

Em função dos desafi os tecnológicos associados à extração do gás de xisto nessa região e da abundância e maior viabilidade técnica e econômica para explorar outras fontes de energia no Estado (espe-cialmente o carvão mineral e energias renováveis como a eólica), pos-sivelmente o interesse em explorar comercialmente o gás de xisto no Rio Grande do Sul deverá iniciar-se apenas na próxima década. Inclu-sive, pelas projeções da AIE, a produção de gás de xisto no Brasil de-verá ser impulsionada apenas no início dos anos 2020 para fornecer 6 bilhões m³ de gás no País até 2035.

APLICAÇõES DAS CINzAS E PERSPECTIVAS NO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL PARA O PERÍODO 2016 – 2025

Ampliação do uso do carvão mineral na matriz energética brasileira e a geração de cinzas

O cenário nacional é, atualmente, extremamente favorável à utili-zação do carvão fóssil, tanto o existente no Sul do Brasil como a pre-visão de projetos em outros estados, utilizando carvão importado. Consequentemente, a geração ampliada de grandes quantidades de cinzas de carvão aponta para a necessidade de um correto encami-nhamento dessa questão ambiental.

Além das previsões para o RS, existem projetos em outros estados para usinas que explorarão carvão mineral. Por exemplo, a Vale possui um projeto de termelétrica a carvão no estado do Pará, com 600 MW de potência, onde o carvão a ser empregado deverá ser importado. A empresa também possui dois outros projetos de termelétricas para São Luís do Maranhão (600 MW) e para Vitória (600 MW).

O carvão mineral constitui uma fonte de energia cuja utiliza-ção é pouco explorada no País, basta verifi car a matriz energética, onde as termelétricas a carvão são responsáveis, apenas, por 1,5% dessa energia. O gráfi co a seguir apresenta a matriz energética na-cional projetada para 2023.

HIDRELÉTRICA

GÁS NATURAL

CARVÃO

BIOMASSA

EÓLICA

NUCLEAR

OUTROS DERIVADOS

Fonte: Ministério de Minas e Energia, 2013.

70,99%

12,98%

5,35%4,94%

3,68%0,44%

1,62%

xISTO NO bRASIL

Cinco bacias sedimentares têm indícios de gás. Em São Mateus do Sul, Paraná, há extração desde 1992

São Mateus do SulParaná

ParecisSão

Francisco

Recôncavo

Parnaíba

Acre

MATRIz ENERGéTICA NACIONAL PROJETADA PARA 2023


Pelas características dos carvões fósseis sul-brasileiros (como baixo poder calorífi co, alto teor em matéria inorgânica e signifi cativo teor em enxofre), a sua utilização tem sido direcionada preferencialmente para a geração de vapor, em termelétricas, sendo hoje a forma mais expressiva de utilização desse combustível. Três polos regionais, localizados conforme fi gura a seguir, destacam-se, no Sul do Brasil, como geradores de cinzas resultantes da combustão de carvão.

A importância das cinzas cresce, à medida que políticas governamentais, que vêm sendo adota-das para o setor energético, acenam para um cenário favorável para a instalação, no Rio Grande do Sul, ainda na presente década, de novas unidades térmicas de carvão, em uma capacidade instalada acima de 1200 MW. Na tabela ao lado, estão mostradas as gerações históricas de cinzas de carvão no Brasil (t/ano).

(t/ano)

Até a década de 1960 200.000

Década de 1970 1.500.000

Década de 1980 e 1990 2.000.000

2015 4.000.000

Projeção para 2020 10.000.000

Nas tabelas a seguir, estão registradas as produções de cinzas volantes e de fundo das principais unida-desgeradorasdoEstadodoRioGrandedoSul.AsquantidadesdecinzasgeradaspelasUTEsforamobtidaspor cálculo a partir de um valor médio, tendo em vista sua potência nominal. A tabela a seguir mostra a quantidadesdecinzasgeradasatualmenteeprojeçãocomaimplantaçãodenovasUTEsnoRS.

Situação Unidades Geradoras (UTEs)

Potência Instalada (MW)

Capacidade média de produção de cinzas (t/ano)

Volante Fundo

Em operaçãoPresidente Médici

Fases A, B e C796 2.063.232 687.744

Tractebel (*) 72 198.288 66.096

Subtotal 2.261.520 753.840

ProjetoUTEENEVASul 727 2.002.158 667.386

Seival 600 1.652.400 550800

TOTAL 5.916.078 1.972.026

* Possibilidade de deixar de operar ao fi nal de 2015.Fonte: Calculado a partir da potência nominal média das UTEs; Mallmann, 2013.

As quantidades de cinzas geradas pelas unidades industriais foram obtidas de informações emanadas pelas próprias indústrias no mês de dezembro de 2013. A tabela a seguir mostra as quantidades de cinzas geradas atualmente por unidades industriais no RS.

Unidades geradorasCapacidade média de produção

de cinzas (t/ano)

Volante Fundo

Petroquímica BRASKEM 42.000 12.000

Celulose Riograndense (CMPC) 64.668 23.280

AC

AM

RR

RO

PA

AP

MA

TO

MT

MS

RS

SC

PR

SPRJ

ES

SEAL

PEPB

RNCE

PI

GO

MG

BA

Figueira

Capivaride Baixo

Porto Alegre

BraskemCharqueadas

Candiota

São JerônimoCeluloseRiograndense

Curitiba

Florianópolis

PARANÁ

SANTA CATARINA

RIOGRANDEDOSUL


Tendo em vista os dados registrados nas tabelas anteriores, verifica-se que a produção de cinzas de carvão no Estado do Rio Grande do Sul disponíveis para uso é da ordem de 1,5 milhão de toneladas/ano de cinzas volantes e 700 mil toneladas/ano de cinzas de fundo. Consi-dera-se, já nesses números, a parcela absorvida pelo uso na fabricação de cimento. Ressalta-se, ainda, que toda a cinza de fundo é atualmen-te descartada, retornando para as cavas de mineração.

Com a realização de leilões de energia a carvão mineral nacional e importado, novas usinas já estão viabilizadas pela ANEEL e outras (CT-Sul,Seival,ENEVASuleUTEOuroNegro)estãosendoencaminhadaspara o Estado.

Assim, até o final da década, a produção estimada de cinzas não utilizadas e a serem dispostas no ambiente ultrapassará os 5 milhões de toneladas/ano.

A matéria mineral associada ao carvão e que não foi separada da-quele, no processo de beneficiamento, constitui-se em um material inerte nos processos de gaseificação ou combustão direta do carvão. São as chamadas cinzas e, conforme o processo de gaseificação ou queima do carvão, apresentam-se sob diversas formas, a saber: cinzas de fundo e cinzas volantes.

As cinzas de fundo (bottom ash) são as cinzas mais pesadas e de granulometria mais grossa, que caem para o fundo das fornalhas e gaseificadores, principalmente nas grandes caldeiras de usinas térmi-cas e centrais de vapor nos processos pulverizado e de leito fluidizado, contendo teores de carbono não queimado de 5 a 10%.

As cinzas volantes (fly ash) são constituídas de partículas extrema-mente finas, leves e que são arrastadas pelos gases de combustão de fornalhas ou gases gerados em gaseificadores industriais, sendo re-tiradas por um sistema de captação, como filtros de tecido, ciclones, precipitadores eletrostáticos, etc. As grandes unidades produtoras desse tipo de cinza são as usinas termelétricas e centrais de vapor.

AbORDAGENS PARA CINzAS GERADAS

Cinzas de carvão como resíduo

Os resíduos industriais constituem-se em um problema ambiental, representando um custo econômico pendurado na exploração do

carvão mineral. Do ponto de vista mercadológico que considera o fa-turamento de uma empresa, as sucatas (ou sobras) não têm mercado certo, possuindo venda aleatória; os subprodutos têm condições de comercialização, mas com menor importância que os produtos. Ape-nas os coprodutos alcançam o nível dos produtos principais.

Assim, quando observadas do ponto de vista econômico tradicio-nal, as cinzas de carvão são resíduos sólidos do processo termelétrico e devem, portanto, ser tratadas, pesquisadas e gerenciadas como tal, para atender às exigências das normas ambientais da ABNT, fiscaliza-das em sua aplicação pela FEPAM e por órgãos municipais e, de for-ma suplementar, pelo IBAMA. A norma que estabelece a classificação dos resíduos sólidos no Brasil é a NBR 10004. Essa norma é aplicável a qualquer tipo de resíduo sólido, exceto os resíduos radioativos, aque-les que são provenientes de atividades com energia atômica e fontes radioativas.

Para a NBR 10004, resíduos sólidos são os resíduos nos estados só-lido e semissólido, que resultam de atividades de origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de varrição, sendo enquadráveis nas seguintes classes:

• resíduosclasseI–perigosos;• resíduosclasseII–nãoperigosos;• resíduosclasseIIA–nãoinertes;• resíduosclasseIIB–inertes.

Das cinco propriedades estabelecidas para a classificação dos re-síduos sólidos, conforme prevê a NBR 10004, apenas duas podem ser apresentadas pelas cinzas de carvão e devem, portanto, ser pes-quisadas: a corrosividade e a toxicidade. As outras propriedades são a inflamabilidade, a reatividade e a patogenicidade, as quais já estão previamente afastadas das cinzas de carvão.

Cinzas de carvão como minério

Se, para além de enfocar as cinzas de carvão fóssil como um subproduto, houver o entendimento de que elas devem ser transfor-madas em coproduto, acrescenta-se uma visão sobre esse resíduo da conversão térmica, pondo-o como um minério não metálico.

Conforme indicado na tabela a seguir, as quantidades apresenta-das revelam que a atual produção de cinzas no Estado do Rio Grande

do Sul (cerca de 2 milhões de t/ano) é apenas ultrapassada pela pro-dução de areias, pelas rochas britadas e pelo cascalho. A tabela mos-tra a produção de substâncias na classe minérios não metálicos no Rio Grande do Sul em 2007.

Substância Valor DNPM Fator m3 t Valor (106 t)

Rochas (britadas) e cascalho

5.318.288 m3 1,64 8,7

Areia 4.322.821 m3 1,40 6,0

Cinzas de carvão 2,0

Argilas comuns 1.876.547 t 1,9

Calcário (rochas) 1.698.108 t 1,7

Fonte: Rohde, 2013 e 2009, com correção em 2015; dados originais e fatores de conversão DNPM (2008).

Esses dados permitem afirmar que as cinzas de carvão fóssil consti-tuem o terceiro recurso mineral não metálico do Estado do Rio Gran-de do Sul.

Além do aspecto quantitativo, a amplitude tecnológica de apli-cação das cinzas de carvão ultrapassa os demais tipos de maté-rias-primas de construção, apresentando grande versatilidade para aplicações como material de construção. Como exemplo, cita-se a possibilidade de substituir parcelas da areia natural obtida pela mine-ração pelas cinzas de fundo.

TECNOLOGIAS DE USO DAS CINzAS GERADAS

Usos praticados no Mundo e no Brasil

Ao pesquisar as referências estrangeiras, verifica-se que existem muitos estudos e pesquisas sobre o uso das cinzas de carvão. Apesar de um grande número de aplicações possíveis (superior a 200), pode-se dizer que é na construção civil que o aproveitamento das cinzas encontra as maiores perspectivas.

De maneira geral, em todo o mundo, as formas de utilização das cinzas de carvão, para fins comerciais, são divididas em três categorias principais: construção, fabricação e estabilização.


A categoria construção é o setor que mais emprega subprodutos da combustão do carvão. Entre os usos regulares nessa categoria, destacam-se os seguintes:

• aplicaçõesemconcretoeargamassas;

• fabricaçãodocimentoPortlandpozolânico;

• cinzasemprocessosdeestabilizaçãosobpressão;

• aterrosestruturais;

• aterrossemfunçõesestruturaiscomomaterialdeenchimentoem obra;

• basesestabilizadas,solosmodificadoseestabilizadospararodo-vias, pistas e edificações;

• comofileremmisturasbetuminosas.

A categoria fabricação compõe os grupos industriais que têm pro-vavelmente o maior potencial para desenvolver novas aplicações vol-tadas para a construção civil. Em geral, a produção desses artefatos filia-se aos seguintes ramos principais:

• artefatosdecinza-cal(silíco-calcários)autoclavadosecuradosaomeio ambiente;

• artefatosdecimento;

• artefatoscerâmicosdecinzaecomincorporaçãodeargila;

• artefatossinterizados;

• agregadoseconcretosleves;

• fileremplástico.

Na categoria que envolve a estabilização de resíduos, há o uso para imobilizar resíduos tóxicos, em sua maioria, resíduos inorgânicos, pela estabilização e solidificação, usando cinzas volantes com água e pro-

dutos aglomerantes, como cal, cimento Portland e gipsita. Outros adi-tivos podem, também, ser utilizados para tornar resíduos específicos insolúveis.

Nas décadas de 1960 e 1970, as cinzas volantes foram também utilizadas, no Rio Grande do Sul, em concretos asfálticos, sendo essa prática extinta posteriormente.

TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS NA CIENTEC PARA USO DAS CINzAS

Com o desenvolvimento de tecnologia associada à incorporação de cinzas volantes de carvão mineral no cimento Portland ao final da década de 1960, a CIENTEC iniciou as suas pesquisas voltadas ao apro-veitamento das cinzas. Essa tecnologia foi sucedida por outras aplica-ções, sendo, em sua maioria, voltadas à construção civil.

Na década de 1980, a CIENTEC desenvolveu o Projeto Cicasol. Os primeiros experimentos, utilizando cinzas de carvão em bases de pa-vimentos asfálticos, foram executados na área do Polo Petroquímico de Triunfo/RS. Foram utilizadas, também, além dos produtos Cicasol, misturas constituídas exclusivamente de cinza volante e cal hidratada, que mais tarde passaram a ser identificadas como produtos CINCAL e CIPECAL, para serem empregadas em artefatos de alvenaria. A figura ao lado mostra a tecnologia Cicasol em uma das ruas da então Pe-troflex, recém-compactada e pronta para receber o revestimento, no Polo Petroquímico em Triunfo-RS.

Com base nos estudos mecânicos de laboratório, foi proposto um procedimento de dimensionamento de pavimentos para vias urba-nas, de tráfego leve, que se baseiam no projeto de pavimentos fle-xíveis adotado pelo DNIT, que foi adaptado às novas condições. Em 1999, em atendimento a um contrato firmado entre a CIENTEC e a prefeitura municipal de Charqueadas – RS, foi elaborado um dimen-sionamento das camadas estruturais dos pavimentos alternativos para três trechos experimentais, na Rua Castro Alves, do referido mu-nicípio. As “seções tipo” com as camadas dos pavimentos alternativos que contemplam o aproveitamento de cinzas de fundo como maté-rias-primas constam na figura abaixo.

Fonte: Zwonok et al. (2006).

CORTE AA1 CORTE AA1

CBUQ CBUQ

Sub-Leito(ISC=10%)

Sub-Leito(ISC=10%)

Sub-Leito(ISC=10%)

17,00 cm 20,00 cm17,00 cm

Base de brita graduada Base de cinza pesadacompactada em duas camadas

Base de cinza + 3% de cal

Camada de reforçocinza pura

Camada de reforçocinza pura

15,00 cm 15,00 cm15,00 cm

32,00 cm 35,00 cm32,00 cm

5,00 cm 5,00 cm5,00 cmCORTE AA1 CORTE AA1


Em linhas gerais, destacam-se, como marcos da atuação da CIEN-TEC, alguns desenvolvimentos tecnológicos que seguem:

• incorporaçãodecinzasvolantesdecarvãofóssilnocimentoPortland (cimento Pozolânico – 1969);

• usodascinzasvolantesempavimentossemirrígidos(Cicasol–1984);

• fabricaçãodeblocosetijoloscomcinzasvolantes(CINCAL–1995);

• fabricaçãodeblocosetijoloscomcinzasdefundo(CIPECAL–1999);

• fabricação,emparceriacomaempresaConcreplast,dedor-mentes para ferrovias com cinzas volantes (Concreto Plástico – 1989);

• fabricaçãodebriquetesapartirdefinosdecarvão(Briquetes–2002);

• fabricaçãodeagregadoslevesapartirdeagregadosgraúdoscarbonosos, cinzas volantes e finos de carvão (Agregados Le-ves – 2002);

• construçãodeaterrosestruturaiscomcinzasdefundoeescó-rias de carvão (Aterros – 1992);

• produçãodeaglomeranteshidráulicosapartirde cinzasdacombustão de carvão (Aglotec – década de 1980);

• produção de zeólitas a partir de cinzas volantes (Zeólitas –2003);

• empregodezeólitas,obtidasdascinzasvolantesdecarvãofós-sil,notratamentodeefluentesindustriais(Zeotec–2004).

O novo procedimento de pavimentação de ruas, destinadas ao trá-fego leve a médio nas áreas urbanas, aproveitando um resíduo indus-trial abundante e descartável, conduz a uma reflexão das implicações, que trazem para o meio ambiente a troca dos solos e agregados, por

cinzas da combustão de carvão fóssil, nas obras de pavimentação de vias urbanas. Na maioria dos centros urbanos, um dos serviços públi-cos mais solicitados é a pavimentação de ruas. As prefeituras têm pro-curado soluções de pavimentação econômica ou alternativas por ser esse um dos itens de maior peso nos orçamentos municipais.

A opção, nas áreas a serem pavimentadas, significa menor inter-ferência nos recursos naturais circundantes. Materiais, como pedra natural e solo, nem sempre são facilmente encontrados em áreas pró-ximas de zonas urbanas. Com frequência, eles estão em áreas distan-tes e de difícil acesso. A remoção desses materiais da natureza pode trazer uma série de consequências, como a desestruturação de áreas estabilizadas, favorecendo os processos de desagregação.

Depreende-se o alcance econômico que pode advir do aproveita-mento desse resíduo industrial, principalmente para pavimentos ur-banos, que dispensam fases onerosas da construção de pavimentos, comuns nos processos que envolvem materiais convencionais, como desapropriação de áreas de jazidas, investigações geotécnicas dos materiais de jazidas, extração de recursos naturais, beneficiamento, etc.

Alguns projetos desenvolvidos pela CIENTEC são detalhados a seguir.

PROJETOS CINCAL E CIPECAL

Os tijolos de argila são os materiais clássicos para a construção de muros e paredes de edificações. As soluções alternativas, como blo-cos de concreto ou painéis pré-moldados, encontram objeções de-vido a três fatores básicos: preço, devido ao custo do cimento; escala de produção e, principalmente para os painéis de concreto, o elevado peso e a restrita capacidade de isolamento térmico e acústico.

Os projetos CINCAL e CIPECAL visam o desenvolvimento de mate-riais alternativos para construção civil, utilizando dois tipos de cinzas: volantes e de fundo, respectivamente. A linha de pesquisa básica está voltada para obtenção de dois tipos de elementos construtivos.

• Tijolos: Sucedâneos dos tijolos de argila – materiais de maior resistência mecânica.

• Blocos: Elementos maiores, sucedâneos dos blocos comuns de argila ou de concreto, de peso específico baixo, com massa de tipo concreto celular.

PROJETO CINCAL

Levantamentos realizados junto a empresas e sindicatos de construção indicaram grandes possibilidades para os resíduos da combustão de carvão mineral (cinzas) na forma de tijolos e blocos na construção civil no RS, onde se consome, por dia, cerca de 1 mi-lhão de tijolos cerâmicos, de baixa qualidade, oriundos do estado de Santa Catarina.

Com base nesses dados, foi idealizada uma pesquisa que se preo-cupou em investigar a possibilidade de utilização de resíduos da com-bustão de carvão mineral pulverizado (cinzas volantes), produzidas em Candiota-RS, em misturas com aglomerantes para a fabricação de blocos e tijolos. O projeto CINCAL foi iniciado em agosto de 1992 e concluído em janeiro de 1996 com o apoio da FAPERGS.

PROJETO CIPECAL

Os excelentes resultados obtidos com o projeto CINCAL incentiva-ram a CIENTEC a dar atenção a outro resíduo da combustão de carvão fóssil: a cinza de fundo.

A pesquisa Desenvolvimento de blocos e tijolos a partir de cinzas de fundo e cal hidratada – CIPECAL foi desenvolvida pela CIENTEC com o objetivo principal de avaliar a possibilidade técnica de se fabricar, nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina, artefatos para a construção civil, tipo tijolos e blocos prensados, a partir de subprodu-tos industriais – cinza de fundo – resultantes da combustão de carvão pulverizado, em misturas com cales hidratadas. Com base nos resul-tados obtidos, procurou-se desenvolver um processo básico para a produção de artefatos cinza-cal do tipo tijolo ou bloco.

PROJETO zEÓLITA

As zeólitas englobam um grande número de minerais naturais e sintéticos que apresentam características comuns. Esse tipo de mate-rial possui estrutura microporosa que confere à zeólita uma superfície


interna muito grande, quando comparada à sua superfície externa. Essa estrutura permite a transferência de matéria entre os espaços intercristalinos. Dessa forma, só podem ingressar ou sair do espaço in-tercristalino aquelas moléculas cujas dimensões são inferiores a certo valor crítico, que varia de uma zeólita a outra.

Todas as zeólitas com importância comercial devem seu valor a, pelo menos, uma de três importantes propriedades: adsorção, capa-cidade de troca catiônica e catálise.

As propriedades justificam seu emprego como catalisadores quí-micos e petroquímicos; adsorventes seletivos na separação de subs-tâncias químicas; sequestrante de dureza com larga aplicação na indústria de detergentes; e agente de purificação de gases e águas industriais, no tratamento de solos e nutrição de plantas.

Zeólitaspodemsersintetizadasapartirdecinzasdecombustão,via tratamento hidrotérmico, em processo bem conhecido, análogo à formação de zeólitas na natureza. Esse processo da aplicação das cinzas em zeólitas foi desenvolvido por pesquisadores da CIENTEC.

TECNOLOGIAS EM DESENVOLVIMENTO NA CIENTEC PARA USO DAS CINzAS

Apesar do portfólio de tecnologias desenvolvidas na CIENTEC para uso das cinzas, os pesquisadores da Fundação vêm se dedicando a desenvolver novas tecnologias ou otimizar as existentes. Nesse senti-do, alguns projetos em execução são descritos a seguir.

PROJETO CONCRETO COMPACTADO COM ROLO

Esse projeto tem como objetivo utilizar os resíduos da queima do carvão gerado nas termelétricas do município de Candiota para apli-car na camada de base e sub-base do pavimento denominada de concreto compactado com rolo (CCR). A pesquisa tem como meta de-terminar uma mistura de concreto, na qual a cinza volante adicionada com cal hidratada substituirá o cimento Portland e a cinza de fundo substituirá o agregado miúdo (areia), sendo que o agregado graúdo será uma pedra britada, podendo ser de origem granítica, basáltica

ou de resíduos da mineração. O objetivo é aplicar essa tecnologia como base e sub-base de pavimentos de estradas da região, com alta expectativa de sucesso.

PROJETO DO RESÍDUO DA DESSULfURAÇÃO

Esse projeto tem como finalidade principal a utilização do resíduo da dessulfuração, resultante do abatimento do enxofre presente nos gases por meio de um processo a seco usando cal virgem, gerando um resíduo seco, constituído de sulfato, sulfito, cinza volante e cal hi-dratada. A finalidade da pesquisa é caracterizar física e mecanicamen-te o resíduo para que se possa determinar sua potencialidade para aplicação na construção civil.

PROJETO CINPLAST

O projeto CINPLAST trata de inovação que propõe a adição de po-límeros para as cinzas da combustão do carvão (saco de lixo, garrafas PET, etc.), descartados pela população consumidora em geral, como materiais aglutinantes, em substituição aos aglutinantes industriais, como a cal hidratada e o cimento Portland. Na busca, portanto, de substituir os aglomerantes industriais e trabalhar somente com mate-riais descartados, a presente invenção introduz uma inovação original com possibilidades de extraordinárias repercussões ambientais, além de sociais e econômicas.

A partir dos resultados a serem obtidos, deverão ser estabelecidos modelos de dosagem racional para previsão de fatores significativos para produtos aplicados à construção civil, por exemplo, blocos inter-travados e tijolos.

PROJETO CALPOzOLÂNICA

Esse projeto tem o seu foco no estudo do desenvolvimento de cales pozolânicas para o setor produtivo do Estado, situado principalmente em Caçapava do Sul. Busca a adequação do calcário dolomítico para a obtenção de produtos inovadores, a partir da aplicação das normas ASTM C821 e ASTM C593 e da adição de cinzas volantes de carvão.

ASPECTOS MERCADOLÓGICOS

Considerar a cinza da conversão térmica de carvão como um ma-terial de utilidade, conveniência ou bem mineral, em vez de lixo, ain-da hoje não é um consenso geral. Se, por um lado, as cinzas são uma preocupação ambiental e de uso do solo, por outro, representam um importante recurso mineral produzido no Estado, tendo em vista:

• aspropriedadesfísico-químicasemineralógicaspoucoencon-tradas em outros materiais, caracterizadas por uma alta capaci-dade de reação com aglomerantes do tipo cal;

• ascinzas,napráticadasconstruções,quandoempregadasnaforma estabilizada com cal, além de produzirem peças rígidas, passam a ter seus elementos tóxicos imobilizados e praticamen-te anulam as liberações de metais pesados;

• ascinzaspodemserutilizadasnaformapura(semaglomeran-tes), sozinhas ou incorporadas como material inerte em cerâmi-cas, concretos, etc.;

• aprontadisponibilidadeparaousoapósasuaformação,nãonecessitando a intervenção de processos intermediários de be-neficiamento a não ser eventuais secagens quando em presen-ça de excesso de umidade.

Assim como em outros países, a utilização dos resíduos do carvão do Brasil é uma necessidade devido a dois fatores básicos:

• disponibilidadedeáreasdeestocagemdosresíduos.Asempre-sas de mineração e as empresas que utilizam o carvão, na maior parte dos casos situadas em zonas povoadas, não dispõem de locais apropriados para deposição dos resíduos;

• fator econômico,dadoqueautilização racionaldos resíduospode trazer o retorno de uma fração do investimento feito na compra do combustível.

Por esses motivos, é plenamente justificável o desenvolvimento de estudos no sentido de dar uso a esses resíduos, trazendo vantagens econômicas, sociais e ambientais para a região onde estão localizadas essas usinas de queima do carvão fóssil.


ECONOMICIDADE NA UTILIzAÇÃO DE CINzAS EM PAVIMENTOS

A produção de cinzas com a queima do carvão mineral para produ-ção de energia é uma realidade, e o seu aproveitamento na produção de blocos e pavimentos é uma necessidade. Em função do volume produzido e da necessidade de dar um destino às cinzas, somados ao custo do transporte para descarte, é imperioso que se busque um uso adequado e ambientalmente correto. A CIENTEC estudou e aprovou a potencialidade das cinzas na fabricação de materiais construtivos, como blocos e tijolos, e na utilização em aterros estruturais.

A disponibilidade das cinzas e a escassez de recursos naturais fize-ram a CIENTEC realizar um estudo da viabilidade econômica de sua utilização e concluiu-se, no Projeto CICASOL, que a sua utilização é viável economicamente em um raio de aproximadamente de 260 km de sua fonte de geração. A economia em relação aos pavimentos tradicionais varia de acordo com a distância, materiais envolvidos, lo-cais das jazidas, tipo de estrada, tipo de tráfego e formas de execução projetadas.

ECONOMICIDADE NA UTILIzAÇÃO DE ARTEfATOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL

A partir de estudos de laboratório e experimentos de campo, tem sido demonstrado o grande potencial das cinzas como materiais para a construção em geral: pavimentos, elementos de alvenaria, aterros estruturais, dormentes de vias férreas, etc., bem como matérias-pri-mas para a extração de novos produtos, como cenosferas e zeólitas. Os valores observados de redução de custos em tijolos ou blocos uti-lizando cinzas de carvão vão de 30 a 50%.

Além do já demonstrado gigantismo da produção das cinzas de carvão e sua potencial aplicação como um novo minério não metá-lico, ainda se deve considerar a sua direta conexão com problemas regionais e uma economicidade implícita:

• esgotamentodacapacidadedascavasdemineraçãodeacomo-dar as cinzas (problema ambiental e de uso do solo em zonas de conversão termelétrica);

• uso das cinzas com tecnologia ambientalmente sustentável

permite uma diminuição significativa da necessidade de áreas destinadas aos aterros;

• conflitosdeusodosolonadisposição indiscriminadadascinzas, os quais podem ser evitados pelo seu aproveitamen-to tecnológico;

• conservaçãoderecursosnaturais,tendoemvistaasubstituiçãode matérias-primas (como areia e agregados), ou seja, minérios não metálicos brutos ou primários;

• reduçãododéficithabitacional,pormeiodastecnologiasCIPE-CAL e CINCAL, da CIENTEC, para fabricação de tijolos e blocos;

• melhoramentodeestradasvicinaisemcondiçõesprecárias,pormeio da tecnologia CICASOL, da CIENTEC, para sub-bases e ba-ses de pavimentos;

• reduçãodecustosnaexecuçãodepavimentosemviasurbanas;

• impulsãonodesenvolvimentoeconômico;

• reduçãogeraldocustodegeraçãodeeletricidade;

• racionalidadenageraçãodeenergia apartir do carvão,peloaproveitamento total dessa matéria-prima.

O uso das cinzas em pavimentos vai evitar que sejam usadas a ar-gila e areia, sendo esta última um bem mineral finito. Diminuiria con-sideravelmente a retirada de argilas e areias, muitos morros deixariam de ser explorados e muitos barrancos de rios seriam preservados.

A utilização das cinzas de carvão mineral é uma consequência ine-vitável nos dias de hoje. Pensar em usar o carvão mineral para geração de energia elétrica sem considerar a importância da cinza chega a ser um desperdício econômico, social e ambiental.

PERSPECTIVAS E AÇõES PRIORITáRIAS NO PERÍODO 2016-2025

Algumas ações de Estado sugeridas para implementação de uma política de efetiva utilização em massa das cinzas de carvão e outros

subprodutos associados à conversão termelétrica, buscando o obje-tivo do Roadmap tecnológico para produção, uso limpo e eficiente do carvão mineral nacional: 2012 a 2035, no que concerne à transforma-ção da abordagem dos resíduos da combustão do carvão fóssil em coproduto, em matérias-primas aplicáveis conforme já descrito, são as seguintes:

• criaçãodeumaleiestadualparaumprogramadeusocontinua-do das cinzas, por parte do Governo Federal e/ou do Governo do Estado do Rio Grande do Sul;

• criaçãodoCentroNacionaldeExcelênciaemCinzasdeCarvãono organograma da CIENTEC;

• estabelecimento,porpartedasconcessionáriasdeconversãotermelétrica, da imagem positiva do carvão a partir das cinzas, como diferencial competitivo da termeletricidade.

LEI ESTADUAL PARA UM PROGRAMA DE USO CONTINUADO DAS CINzAS

A partir dos aspectos ambientais, tecnológicos e mercadológicos abordados neste capítulo, torna-se factível a proposição da instalação, porpartedoGovernoEstadual,deumaleicriandooProgramadeUsoe Aproveitamento Continuado de Cinzas de Carvão – Procinzacar, si-tuado no eixo da sustentabilidade e a ser implementado pelas ações do CENACIN. Essa lei pode ser proposta a partir de iniciativa da Frente Parlamentar em Defesa do Carvão Mineral da Assembleia Legislativa do RS.

Essa lei deverá incluir a obrigatoriedade de ser considerada a alter-nativa da utilização de cinzas de carvão na apresentação de projetos de estradas estaduais e em aterros a elas associados, por meio de pro-jeto comparativo com os materiais convencionais.

CRIAÇÃO DO CENTRO NACIONAL DE ExCELêNCIA EM CINzAS DE CARVÃO NO ÂMbITO DA CIENTEC

A partir da trajetória da CIENTEC em pesquisa ambiental e desen-volvimento de tecnologias – utilizando as cinzas de carvão (volantes


e de fundo), os produtos delas extraíveis (zeólitas, por exemplo) e os próprios processos de combustão empregados –, há uma capacita-ção interna qualificada da instituição quanto à questão. Esse poten-cial já está na CIENTEC, possuindo múltiplas capacitações técnicas e econômicas, podendo ser agregada com a criação e implementação do CENACIN, com a participação de pesquisadores e técnicos de ou-tras instituições. Esse centro seria um fórum multidisciplinar de capta-ção e difusão de conhecimentos sobre as cinzas de carvão.

O CENACIN terá atuação no sentido de promover a execução de ações visando incentivar a (re)utilização e a reciclagem das cinzas de carvão fóssil no Brasil nos aspectos ambientais, técnicos e mercadoló-gicos, com os objetivos gerais de:

• seroinstrumentodeaplicaçãodasaçõesdaLeiEstadualdeusocontinuado das cinzas;

• consultoriadealtonívelparaempreendimentosprivados;

• estabelecimentodediretrizesenormasparaosetorpúblico;

• bancodedadossobrecinzasdecarvãofóssil;

• associar-seàAmericanCoalAshAssociation(ACAA).

IMAGEM POSITIVA DO CARVÃO A PARTIR DAS CINzAS – DIfERENCIAL COMPETITIVO DA TERMELETRICIDADE

O fato científico de que mais da metade do carvão fóssil que entra em uma termelétrica brasileira sai desse sistema na forma de cinzas faz uma termelétrica ser, ao mesmo tempo, uma central de geração de energia elétrica e uma fábrica de cinzas de carvão.

A energia elétrica de uma termelétrica é produto típico do local, logo, constitui local de exportação de um bem econômico, manten-do um resíduo sólido, um depósito geograficamente fixo: as cinzas de carvão. O bem econômico universal, a energia elétrica, fica obscureci-da na imagem junto à população por diversos impactos ambientais, originados tanto da própria conversão termelétrica como da anterior e inevitável mineração do carvão e da disposição das cinzas.

Assim, no uso do carvão como recurso energético, sobre as cinzas de carvão recai uma possibilidade imensa de aproveitamento econô-mico, com a consequente melhora da própria viabilidade do carvão e a possibilidade da população de compreender a conversão termelé-trica como provedora de bens materiais (por exemplo, escolas, casas, estradas vicinais, etc.) a partir do entendimento, por parte das conces-sionárias, da visão de coprodutos e não como meros resíduos.

A ideia de que as cinzas de carvão podem ser utilizadas com im-portância estratégica pelas concessionárias de energia elétrica, que tenham na conversão termelétrica do carvão a base de seu proces-so de geração, utiliza o foco da imagem das cinzas de carvão junto à população como forma de viabilizar a utilização continuada desse energético fóssil e tem em vista: (1) a viabilidade econômica expandi-da do carvão e (2) a visibilidade correta, por parte da população local, de bens (econômicos ou não) gerados a partir delas. Dessa maneira, as cinzas de carvão devem ser um diferencial competitivo do carvão fóssil frente a outras formas de energia primária no Sul do Brasil.

CONCLUSÃO

O Brasil é um País no qual há abundância de recursos disponíveis para atender às demandas energéticas dos diferentes setores. A des-peito dessa diversidade, a matriz energética nacional não reflete esse potencial. Em especial, no que se refere à energia elétrica, a matriz concentra-se, em sua maior parte, em um recurso (hídrico) que não fornece garantia irrestrita de entrega de energia que atenda à de-manda, como pode se ver nos últimos anos, em que a diminuição na abundância de chuvas em determinadas regiões afetou a geração elétrica por meio das usinas hidrelétricas, representando insegurança energética.

O Rio Grande do Sul é um dos estados mais privilegiados em ter-mos de potencialidades no que se refere aos diferentes modais. Como mostrado no documento, esses recursos são subutilizados, tanto no que se refere à exploração dessas reservas como na escolha por rotas que possuem grande potencial de agregar valor. A crise energética do País, somada ao atual cenário de dificuldade econômica do Estado, conduz à necessidade de buscar com maior intensidade a exploração dessas fontes.

Em função das reservas abundantes, por ser uma energia firme e pelo potencial de atender a vários setores, por meio da energia térmi-ca, da carboquímica e das cinzas geradas, o carvão mineral deverá desempenhar um papel de protagonista no Estado a partir de 2019, ano em que iniciará a operação de novas unidades de alta capacidade de processamento. Em paralelo, energias alternativas, renováveis e de menor impacto ambiental, como a energia solar fotovoltaica (ESF) e, em especial, a energia eólica, deverão ampliar o seu espaço na matriz do Estado. Investimentos e anúncio de novos empreendimentos vol-tados à eólica já indicam claramente essa tendência para os próximos anos.

De forma complementar, a cadeia do biodiesel e os processos que se baseiam na conversão térmica de biomassas, como casca de arroz e resíduos de madeira do setor moveleiro e de celulose, deverão ex-pandir-se nos próximos anos. O mesmo pode ser extrapolado para o gás natural, em função de grande investimento em unidade de re-gaseificação do gás liquefeito e posterior geração elétrica por meio de usina térmica com capacidade contratada de 1.238 MW na região de Rio Grande-RS (Grupo Bolognesi Energia). Outros recursos, como a geração de biogás de dejetos de animais ou de resíduos sólidos urbanos, em função de novas políticas ambientais, deverão fornecer energia para atender a demandas locais, porém essa seria secundária e de moderado a baixo potencial de geração, uma vez que o objetivo prioritário seria a necessidade de adequada gestão ambiental desses resíduos.

Por outro lado, como mencionado neste capítulo, atualmente ob-serva-se a nucleação de muitos investimentos voltados à geração de energia em alta capacidade no Estado. A atração desses investimen-tos para o Rio Grande do Sul revela a competência e o papel proativo do Governo do Estado, em especial, por meio da SME e da SDECT, em que se incluem as suas vinculadas, tendo êxito em explicitar todo o seu potencial e fornecendo apoio técnico e econômico para atração dos investidores. Essa soma de esforços, como a atual marca-conceito do Governo do RS: “Todos pelo Rio Grande”, é e persistirá como um diferencial para viabilizar mais investimentos na área de energia para o período de 2016-2025. Em especial, além de ampliar a sua capaci-dade, os investimentos irão promover a diversificação da matriz ener-gética do Estado e promover, com sustentabilidade, o crescimento econômico e social no curto, médio e longo prazos.

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