Resíduos vegetais como fonte de energia

Waldir Ferreira Quirino, PhD

Valorização Energética de Resíduos

Analista Ambiental – LPF/IBAMA

www.waldir@lpf.ibama.gov.br

Qual é a principal razão da nossa conversa?

Valorização energética dos resíduos vegetais

-energia

-meio ambiente

Por que eu estou envolvido com este assunto?

-Porque o crescimento enorme no consumo e produção de energia é a causa de toda alteração no meio ambiente;

-Porque existem opções de produção de energia limpa, e que produzem menor impacto ambiental;

-Porque o Brasil é um dos paises mais ricos do mundo em fontes alternativas de energia e limpas.

Seqüestro de carbono e efeito estufa

O que representa a energia ?

A ENERGIA é uma questão planetária – preocupação universal.

*Estabelece uma relação de poder entre as nações.

*Afeta todos os paises do globo – desenvolvidos ou não.

*Ameaça o futuro da civilização industrial.

Poluentes : dioxinas e furanos, pesticidas organoclorados e organofosforados, policlorobenzenos (PCB), BTX, policlorofenol, compostos organicos voláteis (COV), hidrocarbonetos aromáticos policiclicos (HAP), metaloides (tributil estanho, por exemplo...)

Consequências: mudanças climáticas, contaminação do solo e da água, desertificação, doenças e pestes como a vaca louca, tempestades, furacões, inundações, HIV, etc.

Ações: nova ordem mudial de normas ambientais. Principalmente relacionadas a energia e a resíduos.

Ambiente: preocupação do mundo atual.

CE : 92% (ind) CE : 8 % (restante)

O que aconteceu com o padrão de consumo de energia ?

-Mudou drasticamente

-e está afetando muito o meio ambiente

0

50

100

150

200

250

Energia (kcal X 1000)

1.000.000.000 AC 100.000 AC 5.000 AC 1.400 AC 1.875 DC Atual

Idade do homem (anos)

Consumo de energia per capita

Transporte

Ind e Agric

Domestico

alimentação

Aumento do consumo energético

0

50000

100000

150000

200000

250000

-200000 -150000 -100000 -50000 0

data (anos)

Con

sum

o en

ergi

a (k

cal/d

ia)

Concentração de dióxido de carbono na atmosfera (ppm)

Evolução histórica da temperatura na terra

•Concentração de CO2 proporcional a temperatura da terra.

• Aumento da temperatura anual de 1 a 5°C = 15 a 95 cm nível do mar.

anos

ppm

Fonte: UNEP - United Nations Environment Programme e WMO - World Meteorological Organization.

É esperado que o nível do mar aumente de 15 a 95 cm até o ano 2100, devido ao

degelo das calotas polares e glaciais e à expansão do volume de água.

Elevação do mar – limites inferior e superior

Projeção da temperatura do globo terrestre – limite superior e inferior

Elevação média da temperatura da superfície entre 1990 e 2100.

Fonte: UNEP e WMO

Temperatura média calculada e observada

Fonte: UNEP - United Nations Environment Programme e WMO - World Meteorological Organization.

Ritmo de aquecimento da terra:

-últimos 1800 anos temperatura subiu 0,27°C/1000 anos

-últimos 100 anos temperatura subiu 0,54°C/100 anos

-últimos 30 anos temperatura subiu 0,27°C/10 anos

Stephen Hawking, físico mais famoso do planeta, considera que a vida no planeta Terra será inviável para o homem no ano 3000 (dentro de 50 gerações).

O aumento da temperatura favorece pestes e doenças como a malária.

O que é o seqüestro de carbono? => Fotossíntese

CO2 + H2O -------------------- O2 + matéria orgânica (Ingenhouzs 1796)

A fotossíntese é um processo de assimilação de carbono

1.648 – Van Helmont

1.727 - Hales

A biomassa pode ser facilmente a 2a fonte de energia do Brasil

Energia da Biomassa no Brasil e no Mundo

Biomassa produzindo energia no mundo : 1,6 bilhões de m3/ano

Biomassa produzindo energia na Europa : 110 milhões m3/ano

Biomassa produzindo energia no Brasil : 300 milhões m3/ano

Biomassa no BEN = 49 x 106 tep

Petróleo no BEN = 55 x 106 tep

Hidráulica no BEN = 85 x 106 tep

Fonte: Balanço Energético Nacional-BEN

A madeira como fonte de energia:

-questão estratégica;

-questão ambiental;

-questão social;

-questão econômica.

Questão estratégia

A utilização da madeira como fonte de energia representa uma questão estratégica. O emprego da madeira como fonte de energia contribui para a independência energética do país.

A disponibilidade e a auto-suficiência de energia de um país, representa um fator de estabilidade econômica face às flutuações mundiais do custo dos combustíveis fósseis.

Questão econômica e social

A capacidade de gerar energia primária no próprio país bem como nas próprias regiões de consumo, representa a possibilidade de injetar localmente os investimentos para geração dessa energia, como também, economizar ou evitar a exportação de divisas.

Representa uma opção a mais de gerar riquezas, movimentar a economia e criar empregos.

A energia elétrica gerada a partir do óleo diesel custa cerca de 9 vezes mais do que a energia elétrica gerada a partir de biomassa proveniente dos resíduos de madeira de florestas plantadas.

Proteção ambiental

A utilização da madeira como fonte de energia em substituição de combustíveis fósseis na indústria, limita o crescimento do efeito estufa pela redução das emissões de dióxido de carbono – CO2 – e suprime a poluição pelo enxofre, ausente na madeira.

A valorização energética dos resíduos da indústria madeira, por exemplo, evita igualmente a queima muito poluente desses resíduos a céu aberto, assim como a acidificação do lençol freático ou dos cursos d’água pela sua deposição inadequada.

Sistemas de Cogeração da Biomassa             

Os sistemas de cogeração, que permitem produzir simultaneamente energia elétrica e calor útil, configuram a tecnologia mais racional para a utilização de combustíveis.

Este é o caso das indústrias sucro-alcooleira e de papel e celulose, que além de demandar potência elétrica e térmica, dispõem de combustíveis residuais que se integram de modo favorável ao processo de cogeração.

A cogeração é usada em grande escala no mundo, inclusive com incentivos de governos e distribuidoras de energia.

Vantagens na utilização da energia da biomassa

-Essa fonte contribui com a independência energética, tornando-se um fator de estabilidade frente as flutuações da economia mundial.

-Permite manter o capital no local em vez de exporta-lo com a compra de energia.

-Limita o efeito estufa pela redução das emissões de CO2 e supressão da emissão de enxofre. Evita a queima ao ar livre que é muito poluente.

-A energia da biomassa gera 3 a 4 vezes mais empregos do que as outras formas

de geração de energia como petróleo, gás, eletricidade ou carvão mineral.

A área estimada de plantações florestais no mundo é de 187 milhões de hectares, representando 5% da área florestal global.

-(62%) localiza-se no continente asiático.

-17% estão na Europa

-9% nas Américas do Norte e Central

-6% na América do Sul

-4% na África e

-2% na Oceania. Fonte: FAO – State of the World’s Forests, 2001.

Florestas plantadas no Mundo

As florestas plantadas, tem elevada capacidade de remover o CO2 da atmosfera.

As espécies do gênero Eucalyptus possuem elevada eficiência fotossintética, mesmo apresentando área foliar relativamente baixa, são bastante eficientes no seqüestro do carbono.

Estima-se que as plantações florestais absorvam cerca de 10 toneladas de carbono/ha/ano. Fonte: Reis, M. G. F. et al. In: Anais do Seminário Emissão x Seqüestro de CO2

A América do Sul possui 885 milhões de hectares de florestas.

As florestas naturais ocupam cerca de 875 milhões de hectares.

Os 10 milhões de hectares restantes correspondem às florestas plantadas, que representam 1% da área florestal total e 6% da área de florestas plantadas existentes no mundo. Fonte: FAO – State of the World’s Forests, 2001.

A energia elétrica gerada a partir do óleo diesel custa cerca de 9 vezes mais do que a energia elétrica gerada a partir de biomassa proveniente dos resíduos de madeira de florestas plantadas de eucalipto e pinus.

Uma serraria de médio porte, com produção anual de 36 mil m3 de serrado tem capacidade para gerar até 13,2 mil MWh/ano, quantidade suficiente para suprir a sua demanda de energia ou de uma cidade com 60.000 hab. Fonte: STCP, Informativo nº 5, 2001.

• Como correlacionar resíduos vegetais e meio ambiente?

-Contaminação direta do ambiente

-Desperdício de energia ($)

-Desperdício de matéria-prima ($)

-Desperdício da cobertura vegetal

-Desperdício de carbono

-Custo ambiental?

Resíduo X Ambiente

Resíduo X Ambiente

O que é resíduo?

-é o que sobra de um processo de produção ou exploração, de transformação ou de utilização. É toda substância, material, ou produto destinado ao abandono.

*Resíduo urbano ou doméstico.

*Resíduo industrial banal – madeira sem tratamento.

*Resíduo industrial especial

-resíduo inerte – não libera nem reage;

-resíduo último – cinzas;

-resíduo tóxico ou perigoso – nuclear.

Nomenclatura no tratamento dos resíduos

Eliminação: ação de se desfazer de um resíduo sem tirar nenhum proveito, como por exemplo, a incineração sem recuperação de energia.

Recuperação: ato de aproveitar total ou parcialmente um resíduo, através de processos adequados, reduzindo assim o volume destinado à eliminação.

Valorização: está ligada a alguma ação de desenvolvimento de processo tecnológico, podendo ocorrer através de diversas maneiras, como reciclagem, reutilização, regeneração etc.

A indústria deve ser incentivada a abandonar a eliminação promovendo a recuperação com a valorização dos seus resíduos. E, uma forma bastante objetiva de se conseguir isso, é através da normalização e da legislação específicas.

Regras básicas no tratamento dos resíduos

a-Prever, limitar e administrar a produção de resíduos, reduzindo sua nocividade.

b-Assegurar a reutilização, a reciclagem e a valorização dos resíduos.

c-Controlar a eliminação dos resíduos, os fluxos e a sua qualidade.

d-Limitar a estocagem definitiva somente aos resíduos finais.

Resíduo final é aquele para o qual não se dispõe de mais nenhuma opção técnica e economicamente viável de aproveitamento. Só aí é que se deve recorrer ao descarte ou estocagem do resíduo.

Características dos resíduos

Os resíduos apresentam baixa densidade, elevado teor de umidade e são dispersos geograficamente, encarecendo a coleta e o transporte e dificultando o aproveitamento energético. Apresentam na maioria das vezes, uma grande diversidade de formas e granulometria variada. Característica bastante comum dos resíduos é a heterogeneidade.

Os resíduos podem estar associados a produtos químicos:

-a madeira associada com tintas, resinas, vernizes, produtos de conservação.

Maneiras de utilização energética dos resíduos

- queima direta, em caldeiras, como lenha ou resíduo, gerando calor ou vapor de processo;

- queima direta em termelétrica para produção e comércio de energia elétrica;

- queima direta em queimadores de partículas como ocorre na indústria de cerâmica vermelha;

- compactação de resíduos, transformando-os em briquetes para posterior utilização como lenha, em todos processos que tradicionalmente já utilizam lenha, sejam padarias, pizzarias, caldeiras em geral;

- produção de carvão utilizado comumente para carbonização de lenha;

- carbonização dos resíduos sob a forma de partículas;

- produção de carvão ativo, a partir de finos de carvão ou de finos de madeira, através de ativação física ou química.

Resíduos da Biomassa

Valorização Energética

Valorização Matéria

Combustão Direta e Incineração

Vigas e painéisColados: reciclo/reconst

Madeira – cimento: reciclo

Painéis de particulas ou fibras: reconst/reciclo

Gaseificação

Pirólise Pirólise Controla as emissões dos poluentesControla as emissões dos poluentes

Fertilizante

Degradação lenta e acelerada

Madeira + plásticoBriquetagem

BRIQUETAGEM DE RESÍDUOS

BRIQUETAGEM DE RESÍDUOS

EXTRUSORA HIDRÁULICA

EXTRUSORA DE PISTÃO MECÂNICO

Carbonização

Carbonização

Formas de aproveitamento energético

Grupo gerador a vapor -RO

Usina termelétrica movida movida com cavacos de madeira – Samuel - RO

Unidades de geração de vapor, ou eletricidade, ou de co-geração

-necessitam de homogeneidade do combustível;

-operação e controle automatizado, regulagem da combustão;

- respeitando os níveis de emissão de cinzas e poluentes

MERCI DE VOTRE ATTENTION

Mont Saint Mitchel – France 1999