Biomassa: Importância da umidade da biomassa na geração de energia

Tanto a forma quanto o tempo de estocagem causam variações na umidade do combustível e, consequentemente, na quantidade de poder calorífico armazenada.

Este trabalho mostra um pouco da variação das propriedades da biomassa em diferentes configurações de armazenamento: com cobertura, sem cobertura, com piso, sem piso, etc…

Entretanto, destaco aqui variável sobre a qual é possível ter bastante controle nas indústrias geradoras de energia a partir da biomassa: tempo de pátio.

Atualmente são raríssimos as negociações de cavaco, lenha, bagaço-de-cana ou resíduos agrícolas em que a umidade desejada não seja previamente definida. Compra-se o combustível contendo a quantidade de água conhecida e ele é armazenado. Não há como, todavia, manter a umidade desejada por tempo indeterminado. Ela vai mudar.

Nos primeiros meses de estocagem – principalmente quando se trata de cavacos, que tem grande área de troca térmica – ocorre secagem natural. Geralmente a água livre é eliminada facilmente e o ponto de saturação das fibras [PSF] é atingido. A partir daí, a secagem é cada vez mais lenta e, com sorte, o material seca até atingir o ponto de equilíbrio de umidade da madeira na região em que se encontra (talvez um pouco mais alto no sul do Brasil e mais baixo no centro-oeste, norte e nordeste). Escrevo “com sorte”, porque é bastante provável que o ataque de agentes biodegradadores aconteça antes disso. Principalmente para fungos e bactérias, o PSF parece ser o momento perfeito para que aconteça este ataque.

Poder-se-ia dizer, portanto, que se existe um momento ideal de consumo de biomassa e maior geração de kcal/kg armazenado em pátio, ele pode ser identificado através da medição de umidade de maneira rápida, barata e contínua: em que momento a secagem pára pra dar vez à degradação? PSF? Umidade de 30% b.u.?

TRANSPORTE

  • No Brasil, os fretes são remunerados por metro cúbico transportado por quilômetro.
  • Com exceção de pellets e briquetes, a biomassa é transportada e comercializada na maioria das vezes com faixas de umidade que variam de 30 a 50% em base úmida, ou seja, acima do PSF.
  • Acima do PSF, a madeira não apresenta variação volumétrica a partir da adição ou retirada de água.

O transporte de uma carga de 100 m³ de cavacos a 30% de umidade é remunerado da mesma forma que uma carga de 100 m³ de cavacos a 50% de umidade. Ambas ocupam o mesmo volume, mas a diferença pode ser de toneladas de água onerando a logística desnecessariamente.

PODER CALORÍFICO E COMÉRCIO

Eu já havia registrado aqui uma metáfora pra ilustrar o comércio da biomassa sendo controlado pela umidade. Faço, no presente texto, apenas o lembrete de que:

  • A compra da biomassa é realizada, em muitas regiões brasileiras, por massa. Portanto, combustível úmido é material mais caro.
  • A água adquirida junto com o combustível precisa evaporar antes de a queima e a geração de energia terem início efetivo.
  • O impacto que a falta de controle da umidade da biomassa causa na geração de energia não se propaga linearmente, mas vai crescendo a cada etapa, desde o transporte até a queima em si. Por exemplo:

A foto exibe a simulação* do impacto energético na seguinte situação: foi contratada uma carga com 40 toneladas de cavacos de eucalipto (PSC de 4525 kcal/kg) a 40% de umidade (PADRÃO) e foram entregues 40 toneladas de cavacos a 50% (REAL).

*Print da tela de cálculo de desconto e bonificação do preço da biomassa de acordo com a umidade realizado no software Umidata (Marrari, Brasil).

A situação contratada (PADRÃO) implicaria em 24 toneladas de material seco, que gerariam 91 Gcalorias ao serem queimadas e apenas 16 toneladas de água “atrapalhando” a combustão.

A situação REAL implica em apenas 20 toneladas de material seco, gerando apenas 72 Gcalorias.

Esta diferença não é apenas de 10 unidades (de 40 para 50 % de umidade). A diferença é de 91 para 72 Gcalorias, ou 21 % a menos de calorias adquiridas.

OUTRAS VARIÁVEIS

Há, sem dúvidas, inúmeras variáveis importantes que podem ser controladas prezando pela maior qualidade da biomassa: densidade, granulometria, teor de cinzas, composição química… O presente texto insiste na importância da umidade, todavia, porque ela está relacionada em grande parte com todas as outras e, muito provavelmente, observando a umidade, as demais também se apresentarão mais fáceis em termos de monitoramento e controle.

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Autor: Elisa Pizzaia Goltz
Engenheira Industrial Madeireira (UFPR, 2014)
Mestre em Engenharia Florestal (UFPR, 2018)
Gerente de qualidade/técnica do laboratório Umilab na Marrari Automação


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